CN108136445A - 材料分拣*** - Google Patents

Abstract

一种材料分拣***，根据所检测到的x射线荧光对材料进行分拣，所述材料例如是由未知的金属合金构成的废件。X射线荧光可被转化为元素组成标记，该元素组成标记随后可与参照材料的元素组成标记进行比较，以对各材料进行识别和/或分类，随后基于这种识别/分类将材料分拣到不同的组中。材料分拣***可包括具有多个独立的x射线源的同轴x射线管，每个x射线源能辐射待分拣的不同的材料流。

Description

材料分拣***

本专利申请要求美国临时专利申请第62/193,332号的优先权权益，该申请的内容被纳入本文作为参考。

政府许可权利

本发明是在美国能源部授予的合同号DE-AR0000422下由美国政府资助完成。美国政府可享有本发明的某些权利。

技术领域

本公开一般涉及材料如废金属的分拣，尤其涉及在沿着输送***移动的材料流中材料件(按照组成)的分拣。

背景信息

该部分旨在介绍与本公开的示例性实施方式相关的本领域各个方面。该讨论据信有助于提供框架，促进对本公开具体方面更好的理解。因此，应理解该部分应该如此解读，而非必然承认其为现有技术。

通常，材料件的分拣涉及确定各件材料的一个或多个物理性质，将具有共同的一个或多个性质的材料件分在一组。这些性质可包括颜色、色调、纹理、重量、密度、透光率、声音或对诸如各种场的刺激作出的反应的其它信号。

废金属常常被切碎，因此需要分拣以方便金属的再利用。通过分拣废金属，原本可能送去垃圾填埋场的金属得到再利用。另外，与从矿石中提炼原生原料相比，使用分拣的废金属可以降低污染和排放。如果分拣的金属的品质符合一定的标准，制造商可以使用废金属代替原生原料。废金属可包括以下类型：黑色金属和有色金属，重金属，高价值金属如镍或钛，铸造或锻造金属，以及其它各种合金。

从切碎的报废设备(例如汽车或家用电器)中回收有色金属的重要性日益增加，这是因为可以以此方式回收多种原材料，例如铜或铝。但是，要使其成为可能，这些组分必须被提取到高纯度。因此，一种有效力、有效率和经济的分拣方法可以增值，因为提炼的各有色组分的市场价值明显高于未分拣的黑色金属混合物的市场价值。

铝废料的回收利用是非常有吸引力的建议，因为与费力地提取更昂贵的原铝相比，最多可以节省95％的能量成本。原铝定义为从富含铝的矿石如铝土矿中得到的铝。同时，因为铝轻质的特点，市场(例如汽车制造)对铝的需求稳定增加。因此，特别希望能有效地将铝废金属分离为各种合金类别，因为相同合金类别的铝废料混合物比随意混合的合金明显更有价值。例如，在用于回收铝的掺混方法中，任何量的由类似或相同的并具有一致的品质的合金组成的废料比由混合的铝合金构成的废料更有价值。

锻造废料含有锻造合金的混合物。混合的锻造废料的价值有限，因为该混合物具有混合的化学组成，如果要用于生产新的锻造合金，必须对其进行稀释。这样做的原因是因为锻造合金的组成容忍更严格，需要符合锻造产品的性能要求。高价值废料应该能高度吸收返回到回收产品中。高吸收意味着最终产品的主要部分是由废料组成的。为了提高锻造废料的价值，需要将锻造产品分离为各合金级别或类似的组成材料，以最大化吸收。混合的合金废料由于其吸收到高品质锻造合金中的能力较差，所以在分离性中表现出一些困难的问题。混合的合金废料吸收到高品质锻造合金中的能力较差，因此，只有有限量的混合废料能用于回收利用到锻造产品中。吸收定义为可用于生产另一种所需组成的锭的合金或混合物的百分比，但是不超过特定的合金组成限值。在这种铝合金中，铝总是材料的主体。但是，铜、镁、硅、铁、铬、锌、锰之类的成分和其它合金元素为合金铝提供一定范围的性质，并且提供区分一种锻造合金与另一种锻造合金的手段。

铝业协会(Aluminum Association)是定义铝合金化学组成的容许限值的权威。合金化学组成的数据由铝业协会发布于“锻造铝和锻造铝合金的国际合金名称和化学组成限值(International Alloy Designations and Chemical Composition Limits forWrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys)”，该发布在2015年1月更新，通过引用结合于此。铝业协会还对铸造合金有类似的文件。通常，根据铝业协会，1000系列铝合金基本由纯铝组成，铝含量最低为99重量％；2000系列是主要与铜合金化的铝；3000系列是主要与锰合金化的铝；4000系列是与硅合金化的铝；5000系列是主要与镁合金化的铝；6000系列是与镁和硅合金化的铝；7000系列是主要与锌合金化的铝；8000系列是混杂类别。

虽然这样能够有益地在重新熔化供回收利用之前，分拣含有不同合金件的非均匀混合物的铝片废料的团块或主体，从而分离不同的合金组合物或至少不同的合金类别，但是不同铝合金组合物的废件通常无法视觉区分彼此。光学上无法区分的金属难以分拣，因此可能会丢失。例如，难以手动分离和识别锻造铝中的小铸造件，或者标记出包封在铝中的锌或钢附着物。而且，成问题的是对于相同颜色的材料，例如铝合金的全灰金属，锌和铅，几乎无法进行颜色分拣。

此外，在废料主体中存在混合的不同合金件限制了废料被有效地回收利用的能力，除非不同的合金(或至少属于不同组成类别的合金，例如铝业协会命名为系列1000、2000、3000等的合金)能够在重新熔化之前被分离。这是因为，当多种不同合金组成或组成类别的混合废料重新熔化时，所得熔融的混合物含有的主合金和元素(或不同组成)的比例太高，难以满足任何具体商品合金的组成限制。

而且，2015年福特(Ford)的生产和销售证实，F-150皮卡的主体和框架部分越来越多地由铝而不是钢构成，因此额外希望回收利用废金属片，包括在由铝片制造汽车组件中产生的非金属片。废料的回收包括再熔化废料以提供熔融金属体，该熔融金属体能够被铸造和/或辊轧，形成有用的铝部件，用于进一步生产这种车辆。但是，汽车制造废料(和来自其它来源如飞机以及商用和家用电器的金属废料)通常包括在组成上彼此明显不同的两种或更多种铝合金的废件的混合物。在当今汽车制造的某些操作中产生的铝片制造废料的混合物的具体例子是一种或多种铝业协会5000系列合金件与一种或多种铝业协会6000系列合金件的混合物。因此，铝合金领域的技术人员将理解该领域中将铝合金(特别是已经经过锻制、挤出、辊轧之类的作业的合金以及普通锻造合金)分离为可再利用或回收的作业产品的难度。这些合金大多是通过视觉观察或其它常规废料分拣技术(例如密度和/或涡电流)无法区分的。因此，将例如2000、3000、5000、6000和7000系列合金分离是一项困难的任务；而且，现有技术中还未达到在相同铝业协会系列中的铝合金之间进行分拣的能力。

因此，通过开发一种计划周密但简单的回收计划或***，能够在铝工业中获得一些经济效益。使用回收材料是比原铝来源更便宜的金属来源。因为出售给汽车工业(和其它工业)的铝的量增加，所以迫切需要使用回收的铝来补充原铝的获得途径。

附图简要说明

图1显示了按照本发明不同实施方式配置的分拣***的示意图。

图2显示了用于被动单列化(passively singulating)一个或多个材料流的装置的示意图。

图3显示了按照本发明不同实施方式配置的分拣***的示意图。

图4显示依据本发明一些实施方式配置的流程图。

图5显示依据本发明一些实施方式配置的距离测量***运行的流程图。

图6显示依据本发明一些实施方式配置的x-射线荧光(“XRF”)***运行的流程图。

图7显示依据本发明一些实施方式用于对材料进行分类的***和方法的流程图。

图8显示依据本发明一些实施方式配置的分拣设备运行的流程图。

图9-13显示依据本发明一些实施方式配置的示例性同轴x-射线荧光(“IL-XRF”)源。

图14–15显示IL-XRF源与现有技术的XRF源的比较。

图16示意性地显示依据本发明一些实施方式配置的示例性XRF检测器。

图17–21显示根据材料的x射线荧光对材料进行分类的***和方法的例子。

图22显示依据本发明一些实施方式配置的使用x-射线荧光对材料进行分类的***和方法的流程图。

图23显示铝业协会定义的铝合金6013、6022和6013的元素组成。

图24显示铝合金类别6013(左谱图)、6022(中间谱图)和6061(右谱图)的XRF谱图。

图25显示将材料的谱图转化为净计数矢量的方法。

图26显示归一化图25的矢量的方法。

图27显示对于依据本发明一些实施方式的示例性材料，将其谱图转化为净计数矢量的方法。

图28显示依据本发明一些实施方式，将示例性材料的图27的矢量归一化为元素组成信号(“ECS”)的方法。

图29显示对于示例性材料的图28的归一化ECS与归一化的标准参比ECS的比较。

图30-31显示使用点积法对铝合金进行分类的例子。

图32显示四种示例性铝合金的ECS值。

图33显示具有误差范围值的图33的ECS值。

图34显示了按照本发明一些实施方式配置的数据处理***的方框图。

发明详述

在此揭示本发明的具体实施方式。但是，应理解所述的实施方式仅仅是本发明的示例，本发明可以体现为变化或替代的形式。附图不一定是按比例绘制的；一些特征可能放大或缩小，以显示特定组件的细节。因此，本文公开的特定结构和功能性细节不解释为限定，而仅作为指导本领域技术人员通过不同方式使用本发明的代表性基础。

文中所用的“材料”可以是化学元素，化学元素的化合物或混合物，或化合物或化合物的混合物或化学元素的混合物，其中化合物或混合物的复杂性可从简单到复杂。材料可包括金属(黑色金属和有色金属)、金属合金、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等。文中所用的“元素”表示元素周期表中的化学元素，包括在本申请提交日期之后发现的元素。文中所用的术语“铝”表示铝金属和铝基合金，即含有超过50重量％铝的合金(包括铝业协会分类的那些合金)。文中所用的术语“废料”和“废料件”表示与熔融态区别的固体金属件。

如同废料回收工业协会(Institute Of Scrap Recycling Industries,Inc.)颁布的有色废料指导(Guidelines for Nonferrous Scrap)中的定义，术语“左巴切片”(Zorba)是最常来源于废弃车辆(“ELV”)或废弃电子和电气设备(“WEEE”)的切碎的有色金属的统称。美国废料回收工业协会(“ISRI”)建立了左巴切片的规范。ISRI定义左巴切片为“由涡流分离器或其它隔离技术产生的主要由铝组成的切碎的混合有色金属”。在左巴切片中，各金属废件可由元素或合金(固体)形式的以下有色金属的组合构成：铝、铜、铅、镁、不锈钢、镍、锡和锌。此外，术语“特威驰切片”(Twitch)应该是指漂浮粉碎器铝废料(来自汽车切碎机)。

在本发明的一些实施方式中，x-射线荧光(“XRF”)描述为用于确定样品中材料(例如元素)的组成，所述样品例如是废件(例如，金属废件、左巴切片、特威驰切片等)。但是，本发明的一些实施方式可通过多种已知的方法分拣化学组成不同的材料的样品，其中使一个或多个单列化材料的物流移动通过辐射源并被辐射，测量反射的辐射，并用于对材料(例如金属废件)的种类进行识别或分类。例如，不使用由x射线管发射的x射线，而是使用同位素辐射，测量反射的辐射，并用于识别/分类。

文中所用的术语“进行识别”和“进行分类”以及术语“识别”和“分类”可以互换使用。在本发明的一些实施方式中，从材料中检测到的x射线荧光可用于识别材料中存在的一些或全部元素，包括这些元素的量或相对量。本发明的一些实施方式随后可利用这些元素的识别来识别与检测的荧光x射线相关的金属合金(例如，铝合金)的类型。此外，本发明的一些实施方式可利用材料中元素的识别，以根据预定的标准对材料进行分类。例如，在本发明的一些实施方式中，从铝合金材料(例如铝合金废件)中检测到的x射线荧光可用于对材料进行铝合金分类(包括依据铝业协会指定的铝合金分类)。

在x射线荧光光谱中，利用在激发下发射的特征x射线提供一种识别不同材料中存在的元素及其相对量的方法。发射的x射线的能量取决于荧光元素的原子数。然后，使用能量分辨检测器来检测x射线发荧光的不同能级，并由检测的x射线产生x射线信号。该x射线信号随后可用于建立检测的x射线的能谱，并且由该信息可以识别产生x射线的一种或多种元素。从被辐射的元素按同位素发射荧光x射线，并且检测到的辐射取决于与检测器相对的立体角和在辐射到达检测器之前该辐射的任何吸收。x射线的能量越低，其在被空气吸收之前所行进的距离越短。因此，当检测x射线时，检测到的x射线的量是发射的x射线的量、发射的x射线的能级、传输介质(例如空气和/或非真空环境，或真空环境)中吸收的发射的x射线、检测到的x射线与检测器之间的角度以及检测器与被辐射的材料之间的距离的函数。

这些x射线导致每件材料根据材料件中所含的元素在不同的能级使x射线发荧光。检测荧光x射线，然后基于荧光x射线对材料件进行分类，并依据该分类进行分拣。

具有低原子数的元素或材料(例如铝合金中存在的)本身不能很好地进行x射线荧光分析，因为从这些低原子数材料发荧光的x射线光子产率低，并且能量低(～1–2keV)。因为它们是低能量，所以在到达检测***之前容易被吸收在空气中。由于检测***的特点，该方法还要求显著的时间间隔，以建立和分析每件待分析的材料的光谱信息。因此，依据该方法操作的***受限于材料的输出速率。对于高输出速率，需要具有较快的运作分析***，从而更快且更大体积地处理材料。如本文所述，本发明的一些实施方式能够在高输出速率下将铝合金彼此分类。

尽管本发明的全部实施方式可用于分拣文中所定义的任何类型的材料，但是本发明的一些实施方式在下文中被描述用于分拣金属合金废料的物件(也称为“金属合金废件”)，包括铝合金废件。

依据本发明一些实施方式的文中所述的材料分拣***接收多个金属合金废件的非均匀混合物，其中该非均匀混合物中的至少一个金属合金废件包括不同于一个或多个其它金属合金废件的元素组成(例如铝合金)，所述分拣***被配置为将该金属合金废件分拣到与这些其它金属合金废件分开的组中。

在本文中，本发明的一些实施方式将被描述为，通过将金属合金废件根据用户定义的分组(例如金属合金分类)物理沉积(例如喷射)到不同的容器或箱子中来将所述金属合金废件分拣到这些单独的组中。例如，在本发明的一些实施方式中，可以将金属合金废件分拣到各个独立的箱子中，以将由一种或多种特定金属合金组合物组成的金属废件与由不同金属合金组合物组成的其它金属合金废件分离。而且，本发明的一些实施方式可以将铝合金废件分拣到各个独立的箱子中，这样其组成落在铝业协会出版的一个铝合金系列内的基本上全部铝合金废件被分拣到单个箱子中(例如，一个箱子可对应于一个或多个特定的铝合金系列(例如1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000))。

此外，如本文中将描述的，本发明的一些实施方式可配置为根据铝合金废件的合金组成的分类将其分拣到单独的箱子中，即使这些合金组成落在相同的铝业协会系列中。结果，依据本发明一些实施方式的分拣***可以根据铝合金废件的铝合金组成进行分类并将其分拣到单独的箱子中，所述铝合金废件所具有的组成能完全将其分类到各个铝合金系列(例如5000系列或6000系列)。例如，本发明的一些实施方式可以识别归类为铝合金5086的铝合金废件和归类为铝合金5022的铝合金废件并将其分开并分拣到单独的箱子中。这种将特定铝合金系列中的铝合金废件彼此分拣的能力之前在现有技术中从未得到实现。

应注意，待分拣的材料可具有不规则的尺寸和形状。例如，关于左巴切片和特威驰切片的分拣，这些材料之前可能已经经历了某些切碎机械装置，所述切碎机械装置将废金属切碎为这种不规则形状和尺寸的物件，其随后被供料到输送***上。

图1显示了依据本发明的一些实施方式配置的材料分拣***100的例子。可运行输送***103，将一个或多个金属合金废件101的物流输送通过分拣***100，使得每个单独的金属合金废件101可以被追踪、分类和分拣到预定的所需组中。该输送***103可以用一个或多个输送带来运行，在所述输送带上金属合金废件101通常以预定的恒定速率行进。但是，本发明的一些实施方式可以使用其它类型的输送***来实施，包括金属合金废件自由降落经过分拣***的各个组件的***。在下文中，输送***103简单称为输送带103。

此外，尽管图1显示金属合金废件101的单个物流在输送带103上，但是本发明的一些实施方式可以这样实施，其中多个这样的金属合金废件流彼此平行地通过分拣***100的各个组件。例如，如本文将进一步描述的(例如参见图3)，金属合金废件可以分配为两个或更多个平行的单列化物流在单个输送带上行进，或者在一组平行的输送带上行进。这样，本发明的一些实施方式能够同时追踪、分类和分拣多个这种平行行进的金属合金废件流。

某些合适的进料机械装置可用于将金属合金废件101进料到输送带103上，由此输送带103输送金属合金废件101经过分拣***100内的各个组件。在本发明的一些实施方式中，输送带103运行为在输送带发动机104的作用下以预定的速度进行。该预定速度可以是可编程的，并且用户可以以任何众所周知的方式进行调节。或者，可以用位置检测器105监控输送带103的预定速度。在本发明的一些实施方式中，可以通过自动化控制***108对输送带发动机104和/或位置检测器105进行控制。这种自动化控制***108可以在计算机***107的控制下操作，或者可以在计算机***107的软件中实现进行自动化控制的功能。

输送带103可以是常规的环带式输送器，其使用适于以预定的速度移动输送带的常规驱动发动机104。位置检测器105可以是操作性地与输送带103和自动化控制***108连接的常规编码器，从而连续地提供对应于输送带103移动的信息。因此，如同本文中将进一步描述的，通过利用对输送带发动机104和自动化控制***108(或者包括位置检测器105)的控制，随着在输送带103上行进的每个金属合金废件101被识别，它们随后可被追踪位置和时间，从而分拣***100的各组件能够在各金属合金废件101在它们附近经过时被激活/停用。因此，自动化控制***108能够在各金属合金废件101沿着输送带103行进时对其位置进行追踪。

金属合金废件101在被输送带103接收后，它们可以定位为一个或多个单列化(即单个列队)物流。这可以通过主动或被动单列化装置106来进行。而且，如本文所述，分拣***100可以被配置为在单列化物流中以彼此相对恒定的距离机械定位各金属合金废件101。

被动单列化装置206的一个例子如图2所示，该图示意性地显示了静态对齐杆或棒210…217如何将各个金属合金废件201在输送带上排列为一个或多个单列化物流。尽管图2的实施例不是限制性的，但是该实施例确实例示了金属合金废件201如何能够在输送带207上单列化为金属合金废件201的四个单独的单列化物流202…205。在本发明的实施方式中，单个输送带可输送多个这样的单列化流，或者可使用多个单独驱动的输送带，由此每个输送带输送金属合金废件201的一个单独的单列化流(例如202…205)。

再参考图1，本发明的实施方式可使用视觉***110和/或距离测量装置111作为在各金属合金废件101在输送带103上行进时开始追踪该金属合金废件101的手段。视觉***110可使用一个或多个静止或活动的行动相机109来标注各金属合金废件101在移动的输送带103上的定位(即位置和时间)。这种视觉***110可进一步配置为执行某些类型的全部或部分金属合金废件101的识别。例如，这种视觉***110可用于获得关于各金属合金废件101的额外的信息，包括x射线荧光(“XRF”)***120单独不能采集的信息。例如，视觉***110可以配置为收集关于金属合金废件101的颜色、尺寸、形状和/或均匀性的信息，该信息有助于识别这些金属合金废件101的组成。另外，这种视觉***110可配置为识别哪些金属合金废件101不属于分拣***100要分拣的类型，并发出信号在这些废件到达XRF***120之前将其排除。在这种配置中，可以使用下文所述的用于将分拣的金属合金废件物理移动到各个箱子中的一种机械装置弹出这些被识别的废件101。或者，视觉***110和XRF***120可同时用于对金属合金废件101进行分类，这样分类比仅使用视觉***或XRF***进行分类的可靠度更高。这可包括将不同的金属(例如铝)合金相对于彼此进行分类。

可使用距离测量装置111和控制***112，其配置为在各金属合金废件101在距离测量装置111附近经过时测量每个金属合金废件的尺寸和/或形状，以及测量各金属合金废件101在移动的输送带103上的定位(即位置和时间)。在本文中，参考图5描述了这种距离测量装置111和控制***112的示例性运行。这种距离测量装置111可使用众所周知的激光***来实施，该***连续测量激光在反射回激光***的检测器之前所行进的距离。这样，在各金属合金废件101在装置111附近经过时，该装置输出信号到距离测量装置控制***112，该测量装置控制***112指示这种距离测量值。因此，这种信号实质上可表示一系列断续的脉冲，由此产生信号基线，该信号基线是废件不在装置111附近时距离测量装置111和输送带103之间的距离测量结果，同时各脉冲提供距离测量装置111和在输送带103上通过的金属合金废件101之间的距离测量值。因为金属合金废件101可能具有不规则的形状，这种脉冲信号也可能偶然具有不规则的高度。然而，距离测量装置111产生的各脉冲信号提供各金属合金废件101在输送带103上经过时其一部分的高度。每个这样的脉冲的长度还提供沿着基本与输送带103的行进方向基本上平行的线测量的各金属合金废件101的长度测量值。正是该长度测量值(对应于图5的过程框506的时间戳)(或者高度测量值)在本发明实施方式中可用于确定何时激活和停止XRF***120对各金属废件101的检测荧光(即XRF光谱)的采集。

本发明的各实施方式可单独使用一个或多个视觉***，单独使用距离测量装置，或它们的组合。

XRF***120配置为在各金属合金废件101在XRF***120附近通过时，识别各金属合金废件101的组成或相对组成。在本文中，参考图6描述了这种XRF***120的示例性运行。XRF***120包括x射线源121，它由x射线电源122供电。

在本发明的实施方式中，x射线源121可包括任何众所周知的可商购x射线管，或可商购的使用反射性同位素的x射线源。尽管这些同位素基源通常不能产生可商购x射线管能产生的强度的x射线，但是本发明实施方式能利用这种同位素基源将金属合金(包括铝合金)充分分类(甚至在相同的铝合金系列内)，用于分拣到各个箱子中。既然当x射线源产生较低强度的x射线时导致较少的x射线被从金属化合金废件发荧光，可以对分拣***进行预编程，以减慢输送带的速度，使得来自金属合金废件的荧光x射线被一个或多个检测器检测的时间更长，从而可以确定具有足够强图像(即可识别的光谱图案)的XRF光谱。

如本文中参考图9-13所描述的，x射线源可包括同轴x射线荧光(“IL-XRF”)管。这种IL-XRF管可包括一个单独的x射线源，该x射线源专用于一个或多个输送的金属合金废件的单列化流。同样，可用一个或多个XRF检测器检测各个单列化流中金属合金废件的荧光x射线。

在各金属合金废件101在x射线源121附近通过时，它受到x射线源121的x射线辐射，产生从被辐射的金属合金废件101发出的x射线荧光光谱。一个或多个XRF检测器124(例如参见图16)被定位并配置，用于检测从金属合金废件101发出的x射线荧光。一个或多个检测器124和相关的检测器电子器件125捕获该接收的XRF光谱，以在其上进行信号处理，产生代表捕获的XRF光谱的数字化信息，该数字化信息随后根据本发明实施方式进行分析，以识别/分类各金属合金废件101(例如参见图7和22)。可在计算机***107中进行的这种分类随后可被自动化控制***108利用，以激活N(N≥1)个分拣装置126…129中的一个装置，用于根据确定的类别将金属合金废件101分拣(例如弹出)到一个或更多N(N≥1)个分拣箱136…139中(例如参见图8)。四个分拣装置126…129和与所述分拣装置相关的四个分拣箱136…139仅仅作为非限制性例子示于图1中。

分拣装置可包括任何众所周知的将金属合金废件从输送带***中弹出到多个分拣箱中的机械装置。例如，分拣装置可使用空气喷射器，每个空气喷射器被分配给一个或多个类别。当一个空气喷射器(例如127)接收来自自动化控制***108的信号时，该空气喷射器发射空气流，导致金属合金废件101从输送带103上被弹出到对应于该喷射器的分拣箱(例如137)中。例如，可使用来自马克工业公司(Mac Industries)的高速空气阀门来提供具有空气压力的空气喷射流，该空气压力经过配置可以将金属化合金废件101从输送带103上弹出。

尽管图1所示的例子使用空气喷射器来弹出金属合金废件，也可以使用其它机械装置来弹出金属合金废件，例如用机器人从输送带上移去金属合金废件，从输送带上推除金属合金废件(例如，利用漆刷型柱塞)，或者在输送带103中产生开口(例如，活门)，金属合金废件可以从该活门中掉落。例如，图3显示了柱塞被用于将金属合金废件从输送带上弹出的示例性实施方式。

除了金属合金废件101被弹出到其中的N个分拣箱136…139外，***100还可包括接收未从输送带103弹出到任何上述分拣箱136…139中的金属合金废件101的容器或箱子140。例如，当金属合金废件101的类别未确定(或仅仅因为分拣装置未能充分地弹出废件)时，金属合金废件101可能未从输送带103弹出到N个分拣箱136…139中的一个箱子中。因此，箱子140可用作缺席容器(default receptacle)，未分类的金属合金废件落入该容器中。或者，箱子140可用于接收故意不归入N个分拣箱136…139中任一个箱子的一个或多个金属合金废件类别。

根据所需的金属合金废件类别的种类，对于单个分拣装置和相关的分拣箱可规划多个类别。换言之，类别和分拣箱之间不需要一对一关联。例如，使用者可能希望将某些类别的金属合金(例如铝合金)分拣到同一个分拣箱中。为了完成这种分拣，当金属合金废件101被分类为落入预定的金属合金类别组中的金属合金时，相同的分拣装置可以被激活用于将这些金属合金废件分拣到同一个分拣箱中。可应用这种组合分拣产生分拣的金属合金废件和元素分布的任何所需的组合。使用者可对类别的规划进行编程(例如，使用计算机***107操作的分拣算法(例如参见图7和22))，产生这种所需的组合。另外，金属合金废件的类别是用户可定义的，不限于任何特定的已知的金属合金废件类别。

尽管输送带103可由某种橡胶化材料制备，但是从x射线源121产生的x射线的强度甚至可能导致输送带103中存在的元素发射x射线荧光。因此，在本发明的实施方式中，输送带103可由在被检测的能谱范围内的能级下不会使x射线发荧光从而不会干扰检测的能谱的材料制成。荧光x射线的能级取决于金属合金废件101中存在的元素发荧光的能级。元素发荧光的能级与其原子数成正比。例如，低原子数的元素发射较低能级的荧光x射线。因此，输送带103的材料可加以选择，使得输送带103包含一定原子数的元素，其在一定能级范围内不会发射荧光x射线。

在本发明的实施方式中，x射线源121可以位于检测区域上方(即，输送带103上方)，但是，本发明的实施方式可以将x射线源121和/或检测器124定位在其它仍然能产生可接收的检测XRF光谱的位置。而且，检测器电子器件124可包括众所周知的放大器，用于放大一个或多个接收的荧光x射线的能级，由此这些放大的能级随后在检测器电子器件125中被处理，以与其它未被类似放大的能级进行归一化。

表示检测的XFR光谱的信号可以转化为离散能量直方图，例如在每信道(即元素)基础上，如本文中将进一步描述的。这种转化处理可以在x射线控制***123或计算机***107中进行。在本发明的实施方式中，这种x射线控制***123或计算机***107可包括可商购的光谱采集模块，例如可商购的Amptech MCA 5000采集卡以及为操作该卡而编程的软件。这种光谱采集模块或其它在分拣***100中运行的软件可以被配置为操作多个信道，用于将x射线分散为具有这样的多个能级的离散能谱(即直方图)，由此各能级对应于分拣***100已经被设置用于对其进行检测的元素。可以对***100进行配置，使得存在足够的对应于元素周期表中某些元素的信道，这对于不同金属(例如铝)合金之间的区分很重要。各能级的能量计数可以存储在单独的收集存储寄存器中。然后，计算机***107可读取各收集寄存器，确定在收集间隔期间各能级的计数数目，并建立能量直方图。如本文中将更详细描述的，依据本发明实施方式配置的分拣算法随后可利用该收集的能级直方图对各金属合金废件101进行分类(例如参见图7、17–22、24–29和32–33)。

输送带103可包括环形输送带(未示出)，这样未分类的金属合金废件返回到分拣***100的起点，被单列化器106单列化，然后再次通过***100。而且，因为***100能够在各金属合金废件101在输送***103上行进时对其进行特定追踪，可运行某个分拣装置(例如129)，将在通过分拣***100预定次数的循环后***100未能分类的金属合金废件101弹出(或金属合金废件101被收集在箱子140中)。

在本发明的实施方式中，输送带103可以被分为串联的多个带，例如两个带，其中第一带输送金属合金废件经过XRF***，第二带将金属合金废件从XRF***输送到分拣装置。而且，这种第二输送带的高度可以比第一输送带低，使得金属合金废件从第一带落到第二带上。

现在参考图3，该图显示了本发明的另一些示例性实施方式，其中示意了分拣***300的各种替代和任选的方面。应理解，本领域普通技术人员能够配置出类似于图1或图3显示的分拣***，或者配置出组合了这两个图示的示例性分拣***中每一个的不同方面和组件的不同分拣***。

参考图3，金属合金废件301被放置在输送***上，例如经过坡道或溜槽302放置在输送***上，这样金属合金废件301落在以所示行进方向行进的进料输送带303上。为了使金属合金废件以单列化流的形式在XRF***附近移动，金属合金废件301可以被分离，然后被定位为线型。第一任选步骤可包括使用机械装置(例如不倒翁或振动器(未示出))从废件集合中分离单独的废件。本公开的方面可包括使用具有闸门(例如气动)和传感器(例如电子)的多带(例如2个或更多个带)输送***，以使金属合金废件排列为一个或多个单列化流，用于合金分类。例如，随后可使用被动单列化器(例如静态对齐杆或棒)306(或类似于图2的单列化器206的被动单列化器)迫使金属合金废件301在进料输送带303上成为一个或多个单列化流。可任选地运行视觉或光学识别***381，从而开始对金属合金废件301进行识别、追踪和/或分类，如同在上文针对图1的视觉***110中所描述的。

在金属合金废件301的单列化流沿着(下游)输送带303进一步向下行进时，它们随后可被机器人机构(例如N(N≥1)气动驱动的漆刷型柱塞351…354)推送到另一个输送带(或多个输送带)380上，形成N(N≥1)个沿着第二输送带380行进的金属合金废件301的单列化流。出于说明本发明实施方式的目的，图3显示了四个单列化流的非限制性例子。收集容器341可以位于第一输送带303的端部，以收集任何未弹射到第二输送带380上的金属合金废件301。或者，第一输送带303可以是环形输送带(未示出)，由此这些金属合金废件301返回到第一输送带303的起点，再次被单列化装置306单列化。如文中针对图1所讨论的，输送带303和/或输送带380可以被输送带发动机(例如参见图1)驱动，从而在分拣***300控制的一个或多个预定速度下行进。另外，这些一个或多个输送带303、380中的每一个还都可以配置为包括位置检测器(例如参见图1)，从而有助于在各金属合金废件301沿着第二输送带***380行进时对其进行追踪。

因此，各废件301可以通过一种方法进行追踪，例如该方法在计算机***中实施，使用视觉***381和/或视觉***310或其它检测器(未示出)。例如，为了检测输送带303,380上各废件301的位置，可使用不同类型的检测器或传感器(例如，UV、IR、激光、声波)。对各废件301进行检测，以针对给定的时间分配该废件301的位置。基于时间/位置测量，对沿着输送***进行的其余处理进行计算，使得分拣***300中不同组件所作出的不同动作在合适的时间发生。例如，在输送带380上，可以在输送带380的起点存在传感器，以追踪各废件301的时间和位置。随后，***300可预测各废件到达视觉***310的时间。在此方式中，追踪处理可将视觉信息与该独特的废件301关联。随后视觉信息被添加到该废件301，确定XRF分析320的时间。在废件301离开XRF分析区域320后，追踪过程随后能将涉及废件的XRF信息与视觉信息关联。***300随后能识别废件301，然后决定哪个气动装置391…398用于推动(弹射)废件301离开输送带380。***300知道何时弹出各废件301，因为***300已经追踪了该废件301的位置和时间。因此，分拣过程采用追踪，以保持各废件301在分拣过程的所有阶段中的位置和唯一识别。

在N个单列化的金属合金废件301流开始在第二输送带380上行进时，可使用任选的机械操作门控机构360将金属合金废件301在各单列化流中彼此均匀地隔开。任选地，视觉或光学识别***310可用于在这种间隔处理中起辅助作用，和/或用于识别、追踪和/或分类各单列化流中的各金属合金废件301，如文中所述。应注意，本发明的实施方式不需要多个单列化流具有在各流中彼此均匀间隔的金属合金废件301。

各单列化的金属合金废件301流随后在XRF***320附近通过。可操作文中所述的一个或多个x射线源来辐射各单列化流中的各金属合金废件301。在本发明的实施方式中，各单列化的金属合金废件301流可以被独立控制的x射线源辐射。如本文中参考图9-13所描述的，x射线源可包括同轴x射线荧光(“IL-XRF”)管。这种IL-XRF管可包括一个单独的x射线源，该x射线源专用于输送的金属合金废件的各单列化流，或者可使用M(M≥1)个x射线源来辐射N个物流。同样，可操作一个或多个XRF检测器以检测各个单列化流中金属合金废件的荧光x射线。随后检测器电子器件(例如参见图1)可与这些XRF检测器中的每一个连接，以接收对应于从各金属合金废件301检测的x射线荧光的信号，这些信号随后按照文中所述的方式传输到XRF处理模块和/或计算机***(例如参见图1)，所述XRF处理模块和/或计算机***操作分类模块，用于对各单列化流中的各金属合金废件301进行分类(例如参见图7和22)。

在本发明的一些实施方式中，可配置N(N≥1)个分拣装置(例如参见图8)，以将经过分类的金属合金废件301从输送带380弹射到对应的分拣箱中。同样，可使用任何类型的众所周知的分拣装置(例如空气喷射器，漆刷型柱塞，机器人或气动活塞，等等)。在图3的非限制性例子中，N个分拣装置391…394可用于将经过分类的金属合金废件301从两个外侧单列化流弹射到相应的分拣箱356…359中，同时位于输送带380中心部分的单列化流继续沿着输送带380向着另外的N个分拣装置395…398行进，在此，沿着这些内部单列化流行进的金属合金废件根据分拣算法确定的类别被弹射到相应的分拣箱336…339中。

在本发明的一些实施方式中，没有被这两组分拣装置从输送带380上弹出的任何金属合金废件301随后可被容器340收集，或者可以返回，通过分拣***的另一次循环进行处理，所述返回要么是沿着环状输送***(未示出)行进，或者容器340物理移动到分拣***300的起点，用于将这些金属合金废件301分配到第一输送带303上。

应理解，本发明的一些实施方式可实施为使得任何数目的N(N≥1)个单列化的金属合金废件301流可被这种分拣***300分拣。例如，如果要分离四种合金，则可能需要四个分拣装置将各合金推动到四个箱子中的一个箱子中。为了提高分离速率，可以使用多行分拣装置。例如，如果使用四行分拣装置并且每行有四个分拣装置，则共有16个分拣装置位于输送带380上方，以将四种合金分拣到共16个箱子中。单列化列可以彼此平行，并且遵循一个序列模式，以分拣废件301，其中外侧的两列首先被分拣，然后，随后的内侧的列被分拣。使用多列分拣的该方法不限于四列，而是可以增加到更多数量的列。

图4显示描述依据本发明实施方式的分拣金属合金废件的方法400的示例性实施方式的流程图。方法400可以配置为在文中所述的本发明任何实施方式中运行，包括图1的分拣***100和图3的分拣***300。方法400的运行可以通过硬件和/或软件来进行，包括控制分拣***(例如，图1的计算机***107)的计算机***(例如，图34的计算机***3400)中的硬件和/或软件。在过程框401中，金属合金废件可以被处理为输送带上的一个或多个单列化流。接着，在过程框402中，金属合金废件被沿着输送带输送到距离测量装置和/或视觉***附近，以确定金属合金废件的尺寸和/或形状(例如参见图5)。在过程框403中，当金属合金废件已经在XRF***附近行进时，用x射线辐射金属合金废件。暴露于x射线源的x射线导致金属合金废件发射不同能级的x射线荧光，产生XRF光谱，该光谱具有取决于金属合金废件中存在的各种元素的计数。在过程框404中，该XRF荧光光谱被一个或多个x射线检测器检测(例如参见图6)。在过程框405中，对于各金属合金废件，基于检测的XRF光谱对金属合金进行识别/分类(例如参见图7和22)。

接着，在过程框406中，对应于金属合金废件的一个或多个类别的分拣装置被激活(例如，参见图8)。在金属合金废件被辐射的时间和分拣装置被激活的时间之间，金属合金废件已经以输送带的输送速率从XRF***附近移动到输送带上的下游位置。在本发明的一些实施方式中，对分拣装置的激活设定时间，这样当金属合金废件经过被规划为对金属合金废件进行分类的分拣装置时，分拣装置被激活，金属合金废件从输送带上弹出到其相关的分拣箱中。在本发明的一些实施方式中，可以通过各位置检测器对分拣装置的激活设定时间，所述位置检测器检测金属合金废件何时在分拣装置前面经过，并发送信号，以使分拣装置激活。在步骤407中，对应于被激活的分拣装置的分拣箱接收弹出的金属合金废件。

如文本中已经描述的，本发明的实施方式可使用一个或多个检测器(例如，参见图1的检测器124)，用于检测从被辐射的金属合金废件发出的荧光x射线。可使用任何众所周知的可商购的x射线检测器。而且，可操作一个或多个这样的检测器，每个检测器对金属合金废件中要检测的相同数目的元素的荧光x射线进行检测。或者，如图16的示例性图示中所示，一个检测器可以配置为检测一个或多个预定元素的荧光x射线，另一个检测器被配置为检测其它元素的荧光x射线。图16中示意性示出的例子显示一个检测器被配置为检测元素硅、铝和镁的荧光x射线，而其它检测器被配置为检测元素钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜和锌的荧光x射线。但是，本发明的实施方式应该不限于图16所示的特定的构造。在本发明的一些实施方式中，x射线检测器可使用准直器(未示出)，其中准直器的孔洞被设置为使得检测器直接接收来自金属合金废件的荧光x射线，而无关x射线(包括x射线源辐射的x射线和检测器附近其它物体的偶发x射线)被准直器抑制，无法到达检测器，由此降低对这些无关x射线的检测。

接着参看图5，该图显示了用于确定各金属合金废件的大致尺寸和/或形状的示例性***和方法500的流程图。这样的***和方法500可以在文中所述的任何视觉/光学识别***和/或距离测量装置(例如图1所示的距离测量装置)中实施。在过程框501中，距离测量装置在n＝0时开始，其中n表示要沿着输送***输送的第一金属合金废件还未被测量的情形。如前文所述，这种距离测量装置可建立基线信号，所述基线信号表示距离测量装置与其上未装载任何物体(即金属合金废件)的输送带之间的距离。在过程框502中，距离测量装置产生连续的或基本连续的距离测量值。过程框503表示距离测量装置中检测的距离是否已经转变为大于预定阀值的判决。回想，一旦分拣***在某个时间点被启动，金属合金废件将沿着输送***行进，充分接近距离测量装置，从而被所采用的测量距离的机械装置检测。在本发明的一些实施方式中，当行进的金属合金废件在用于测量距离的激光线中通过时，可能发生这种情况。一旦物体(例如金属合金废件)开始被距离测量装置(例如激光)检测，距离测量装置测量的距离将从基线值改变。可预先设定距离测量装置，以在金属合金废件的任何部分的高度大于预定的距离阀值时，仅仅检测是否有金属合金废件在其附近通过。图5显示一个例子，其中这种阀值为0.15(例如表示0.15mm)，但是本发明的实施方式不限于任何特定值。

只要该距离阀值没有达到，***和方法500将继续(即重复过程框502–503)，以测量目前的距离。一旦检测到大于阀值的测量高度，该方法将进行到过程框504，以记录在输送带上已经检测到在距离测量装置附近经过的物体。然后，在过程框505中，可增加变量n，以指示分拣***另一个物体已经在输送***上被检测到。可使用该变量n来辅助各物流中各金属合金废件的追踪。在过程框506中，对于检测的物体记录时间戳，分拣***可利用该时间戳在检测到的金属合金废件在输送***上行进时追踪其特定的位置和时间，同时还表示检测到的金属合金废件的长度。在过程框507中，该记录的时间戳随后可用于确定何时激活(开始)和解除(停止)与时间戳相关的金属合金废件的x射线荧光光谱的采集。时间戳的开始和停止时间可对应于上文所述的距离测量装置产生的脉冲信号。在过程框508中，该时间戳以及记录的金属合金废件的高度可记录在表格中，分拣***使用该表格保持对各金属合金废件以及它们利用XRF***所得的类别的追踪。

然后，在过程框509中，信号随后被输送到XRF***，指示激活/停止金属合金废件的x射线荧光光谱采集的时间段，可包括对应于距离测量装置确定的金属合金废件的长度的开始和停止时间。本发明的实施方式能够完成该任务，因为从距离测量装置接收的时间戳和已知的预定的传输***的速度指示何时金属合金废件的前缘将经过x射线源的x射线束，以及何时金属合金废件的后缘将随后经过该x射线束。

然后，对每个经过的金属合金废件重复***和方法500，所述***和方法500用于对沿着传输***行进的各金属合金废件进行距离测量。

接着参考图6，该图显示了依据本发明的实施方式获取各金属合金废件的x射线荧光光谱的***和方法600。这种***和方法600可在文中所述的任何XRF***中实施。在分拣***启动时，可在过程框601中初始化XRF***，可包括对x射线源供电。上述图5的过程框509产生的信号随后可在基本连续的基础上被接收。因为分拣***可以被配置为协调距离测量装置产生的定时(例如来自上述时间戳和XRF开始和停止计时器)与XRF***的定时(使用预定的输送***速度)，这些信号随后可被XRF***利用来激活和停止对各金属合金废件进行分类的荧光信号的采集。

随着XRF***接收时间信号509，该***确定信号中XRF开始时间是否等于当前时间。换言之，分拣***已经从距离测量装置确定之前检测的金属合金废件将沿着输送***在x射线源的x射线束被导向的目标位置附近通过的时间。XRF***继续等待(通过过程框602的循环)，直到确定之前检测的金属合金废件预计将通过x射线束的目标位置。在过程框603中，当XRF开始时间等于当前时间时，检测的荧光x射线的XRF光谱(例如，各信道(对应于元素)的计数))被XRF***记录，表示在x射线束刚好开始辐射金属合金废件的前缘之前的时刻检测器检测的每信道能量计数的总和。该过程将持续(通过过程框602…604的循环)，直到确定XRF的停止时间等于当前时间。因此，在金属合金废件被x射线束辐射时，每信道计数被累积。一旦该情况发生，在过程框605中，记录第二(例如最终)XRF光谱，表示金属合金废件最终的每信道计数总和。如同XRF开始时间，当分拣***已经确定金属合金废件的后缘预期将通过x射线束时，停止检测器计数的累积。

在本发明的一些实施方式中，可能重要的是仅仅获取和分析金属合金废件的XRF光谱，而不是获取和分析从输送带发出的任何XRF，这是因为这些输送带可能含有一定百分比的元素，这些元素对于在各种金属合金废料的组成之间进行区分是重要的。这些元素可能从输送带制备时就已经存在于输送带中。更特别地，因为铝合金具有低能量元素，所以来自输送带的荧光可阻挡分拣***在某些铝合金之间进行区分。另外，在本发明的一些实施方式中，为了节省***的处理时间，对于各金属合金废件获得的每信道计数在***中作为多个被辐射的废件的总运行计数被累积，而不是对每个废件都进行重置。因此，在本发明的某些实施方式中，重要的是在上述XRF开始和停止时间限定的时间段内仅获取XRF光谱。

在过程框606中，对XRF开始和停止时间确定的金属合金废件的各信道的总计数进行确定(例如，通过从在XRF停止时间获得的总计数中减去在XRF开始时间获得的总计数)，随后在过程框607中将该总计数保存到文件(例如文本文件)中。在过程框608中，XRF***随后将该保存的数据文件发送到分拣***，用于对金属合金废件进行分析和分类。

或者，可使用***和方法600，以校准***，包括输入关于标准参照材料及其类别的数据，该数据随后用于对未知的废件进行识别/分类。

接着参考图7，该图显示了***和方法700，用于根据由上述参考图6描述的***和方法600得到的检测的XRF光谱对金属合金废件进行分类。该***和方法700可在文中所述的任何分拣***实施方式中实施。在过程框701中，接收XRF光谱数据(表示与被辐射的金属合金废件有关的每个信道的累积总计数)(例如，来自过程框608)。在过程框702中，检测光谱峰(例如，每信道计数)，然后在过程框703中，分析这些峰与金属合金废件中检测的各元素之间的关系。在过程框704中，对应于金属合金废件的上述表项可以用确定的元素及其相应计数填充，随后在过程框705中进入合金分类算法，例如本文中将进一步详细描述的(例如，参见图17–22、25–29和32–33)。

在过程框706中，***和方法700根据执行合金分类算法的结果确定金属合金废件的组成是否是已知的。如果金属合金废件的类别是未知的，或者如果数据甚至不足以确定样品被检测到，则这些信息被记录到表格中(分别对应过程框707和708)。如果已经通过合金分类算法确定金属合金废件的类别，则在过程框709中，在对应金属合金废件的表格中记录该类别；该类别可包括对应确定的类别的特定的合金系列号。在过程框710中，沿着金属合金废件行进的单列化流设置并与确定的合金类别相关的分拣装置(例如空气喷射器，柱塞，漆刷型柱塞等)与金属合金废件将经过该分拣装置的时间段一起被确认。在过程框711中，关于确认的时间段的信息被发送到特定的分拣装置(或控制分拣装置的装置(例如参见图1的自动化控制***108))。

接着参考图8，该图显示***和方法800，用于激活各个分拣装置，将经过分类的金属合金废件弹出到分拣箱中。这种***和方法800可以在上文针对图1所述的自动化控制***108中实施，或者在控制分拣***的整个计算机***(例如计算机***107)中实施。在过程框801中，上述图7的过程框711中产生的信号被接收。在过程框802中，确定与该信号相关的时间是否等于当前时间。如同上文描述的对沿着输送***通过的各金属合金废件的XRF***激活和停止的计时，***和方法800确定与经过分类的金属合金废件相关的时间是否对应于经过分类的金属合金废件在特定的分拣装置(例如空气喷射器、气动柱塞、漆刷型柱塞等)附近经过的预期时间，所述特定的分拣装置与经过分类的金属合金废件所相关的类别相关。如果时间信号不对应，则在过程框803中确定信号是否大于当前时间。如果是，则***可回复错误信号。在这样的情况中，***可能无法将废件弹出到合适的箱子中。一旦***和方法800确定经过分类的金属合金废件在与该类别相关的分拣装置附近经过时，在过程框805中，分拣装置被激活，以将经过分类的金属合金废件弹出到与该类别相关的分拣箱中。这可以通过激活气动柱塞、漆刷型柱塞、空气喷射器等来进行。在过程框806中，所选择的分拣装置随后被停用。

参考图9-13，本发明的一些实施方式可以配置为使用新颖的同轴x射线荧光(“IL-XRF”)***，例如图1的XRF***120和图3的XRF***320。这种IL-XRF***使用新颖的线性x射线管900，其可以被配置有N(N≥1)个独立的x射线源，其中配置该线性x射线管900，使得N个x射线源中的每一个分别地辐射沿一个或多个单列化流行进的金属合金废件。例如，参考图3和9，如果线性x射线管900用于XRF***320中，可以将其配置和定位在输送带380上方，使得x射线源910将辐射在被柱塞351启动的最左侧单列化流中行进的金属合金废件，x射线源911将辐射在被柱塞352启动的左起第二单列化流中行进的金属合金废件，x射线源912将辐射在被柱塞353启动的左起第三单列化流中行进的金属合金废件，x-射线913将辐射被柱塞354启动的最右侧流中行进的金属合金废件。尽管在本文中描述线性x射线管900具有四个x射线源，但是这种线性x射线管可以被配置为具有任何数N(N≥1)个这样的x射线源。

而且，可以构造线性x射线管900，使得其单独的x射线源中的任一个x射线源辐射在多个平行的物流中行进的金属合金废件。应注意，与线性x射线管900类似但具有任何其它数目N个同轴排列的x射线源的线性x射线管可用于本文所述的任何分拣***中，或者用于本领域已知的任何其它分拣***中，或者用于还未开发的分拣***中。这种IL-XRF***提供一种线性x射线管，该线性x射线管具有多个而不是一个各自可以在较低功率下运行的x射线源，由此与必须使用多个独立供电的x射线源来分拣多个材料流相比，明显降低了成本和功率要求。

参考图9–12，线性x射线管900包括位于真空包装901中的阳极组件960，N个阴极材料990，和网格组件939。

阳极组件960可由与高压馈通(feed-through)921机械连接的导电(例如铜)棒构成。该棒可基本覆盖x射线管901的长度。或者，阳极组件960可以是多个(例如N个)串联的独立导电棒。可对铜棒960施加数个不同的涂层，包括钼、钨、银或任何金属。该金属或金属组合随后可被铜焊到铜棒960上，以提供将产生所需的x射线光谱的层。不同的金属将从x射线管产生不同的输出光谱。除了铜焊外，这些金属可以机械连接到棒960上。棒960还可以由铜以外的任何金属构成。高压馈通921将高电压从x射线管的外部环境(例如参见图1的x射线电源122)转移到x射线管100的内部。阳极960以及与其接触的所有材料可保持在该高电压(例如0–50kV)。

阴极材料990(参见插图)的目的是发射电子。阴极材料990可由钨制成，但是也可以是涂钍钨、氧化物阴极、冷阴极或任何电子发射体。可以将钨丝卷绕成螺旋形，以提高细丝形状的螺旋截面的体积的电子发射密度。细丝990的两端保持在DC电压，例如相对于地面0–15伏。施加DC电压可以将细丝990加热到极高的温度。当温度足够高时，电子从细丝990释放(e-束)。单个阴极990产生一束电子束(e-束)，该电子束随后聚焦在阳极组件960的一部分上。线性x射线管900可使用线性排列的N(N≥1)个阴极990的阵列，以产生多束电子束(e-束)，所述电子束沿着阳极组件960的长度冲击阳极960的不同部分。阴极可与一个或多个馈通920连接，所述馈通将电压从x射线管900的外部转移到x射线管900内的细丝990中。如图9–10所示，通过将N个阴极丝990的每一个与单独的馈通920连接，具有N个x射线源的线性x射线管900可分别控制N个x射线源中每一个的激活和停用。

网格组件939中的各网格940…943可以是导电(例如铜)块，其作用是沿x射线管900内的特定路径将N个电子束(e-束)中的每个电子束隔开。如果没有网格，电子可能在x射线管900内四处发散，导致x射线管900产生电弧和/或过早失效。不沿目标路径向阳极960发射的电子被收集在网格组件中，在此通过网格电路用电学方法除去。参考图10–12，网格940…943中的每一个网格可以被配置为保持一定的电压，用于控制电子流动通过网格中的孔1101。将电压从负值改变为相对更正的值将使电子束向阳极960行进时聚焦为所需的形状。各网格还可以成形为具有曲面，其作用是产生均匀的电场分布，从而减轻高压应力，有助于防止x射线管900起弧和过早失效。各网格还可以具有大量馈通，以允许不同电压的导电棒(例如铜)通过网格组件939。绝缘体(例如由陶瓷制成)可夹紧在各网格上，以使这些铜棒绝缘。整个网格组件939可以是可拆卸的，使得在需要更换时更换细丝990。

绝缘体(例如由陶瓷制成)971…975可用作高压支架。这些支架971…975可以间隔在网格940…943之间，并且间隔在阳极组件960和阴极组件939之间。绝缘体971…975可用于将阳极组件960保持在位，并且用于将高压与低压隔离。这些绝缘体971…975还可具有特定的切口(未示出)，以增加管包装内真空传导的速率。

配置用于操作线性x射线源的可拆卸真空包装可包括玻璃管901，O型圈，法兰902、903，门控真空阀922，涡轮泵(未示出)和粗泵(未示出)。粗泵和涡轮泵将所述管上的真空抽拉到高真空。长玻璃管901容纳x射线组件。真空包装901可以是可拆卸的(例如，通过拆除法兰902、903中的一个)，使x射线管组件可以被更换(例如，当它们达到其使用寿命时)。法兰和O型圈可用于产生可重复使用的真空密封。

线性x射线管900可包括整体化冷却***(例如水)(未示出)。例如，水可以通过馈通(feed-through)1220进入真空包装901中，并进入阳极960的腔体中。还可以存在水馈通(未示出)，用于冷却水进入网格组件中以冷却阴极。

如图12所示，线性x射线管901还可包括与各x射线源相关的准直器1210。准直器1210可具有孔，该孔指向特定金属合金废件将被辐射的检测区域。文中所用的“准直器”是具有孔的装置，该孔限制x射线束的x射线的传输，使得x射线在相同或几乎相同的方向上移动。在本发明的一些实施方式中，这些准直器可由一系列紧密间隔的平行的金属板制成，所述金属板用于引导x射线束。在本文中，这些被引导和偶然的x射线被称为背景噪音。背景噪音可包括从金属合金废件以外物体发荧光或反射的x射线，包括x射线装置室的任何内表面、输送带或XRF***附近的任何其它物体。这些背景噪音可能是由于辐射的x射线和荧光x射线冲击检测器附近的其它物体并导致二次荧光所造成的。在本发明的一些实施方式中，XRF光谱分辨率的选择可以是基于所需的分辨率和一个或多个x射线检测器的分辨能力。X射线光学器件(未示出)可用于将发散的初级x射线束聚焦为会聚的束。X射线光学器件可以采用晶体、毛细管、塑料、金属或玻璃的形式。该光学器件的效应是降低x射线管所需的功率的大小，并提高检测器能察觉的光谱的计数率。总体而言，能缩短XRF测量的分析时间。

如图13–14所示，线性x射线管900将线性辐射通量传导到管901外部，随后可用于沿着大致垂直于输送***行进方向的直线进行辐射。常规x射线源1401在其阳极上具有一个与电子束尺寸相符的斑点。如图14－15所示，线性x射线管900与传统x射线源1401的区别在于其具有产生线性而非锥形形式的辐射的能力。X射线通量的产生取决于该电子束的斑尺寸。依据本公开一些方面的线性x射线管900具有N个排列为线性阵列的电子束斑，因此产生具有线性分量的定向x射线通量。

标准x射线源1401仅仅传递锥形辐射，不能传递线性辐射。一个线性x射线管900的成本比传递等同于线性x射线管900的线性辐射所需的等同数量的标准x射线源1401(如图14所示)的成本低得多。例如，与一个线性x射线管900(具有一个线性阵列中的10个阴极)相比，需要采用10个标准x射线源1401来产生等同的辐射剂量。10个标准x射线源的成本至少是一个线性x射线管900的成本的10倍。

x射线的衰减率跟x射线源与样品之间的距离的平方成反比。换言之，辐射强度随着辐射通过空气行进而呈指数下降。为了使具有锥形x射线束的标准x射线源1401覆盖大面积的辐射，功率水平必须极高。如图15所示，依据本公开一些方面构造的线性x射线装置900可以放置在接近样品的位置，所以不会遭到与标准x射线源1401一样剧烈的空气衰减。为了使标准x射线源1401覆盖与线性x射线管900相同的辐射水平，必须产生呈指数倍增的更大的功率。应注意，在本发明的一些实施方式中，除了在紧邻x射线管900的附近产生的真空，所发射的x射线通过环境空气向金属合金废件行进。

目前x射线源1401使用钨阳极，通常在160kV和6kW功率下运行。它们需要这种呈指数倍增的更大的功率，这是因为它们不能位于接近样品的位置，但仍然要保持足够大的表面积覆盖(参见图15)。当依据本公开的一些方面构造的线性x射线管900被放置在更接近样品的位置时，通过空气的辐射衰减降低，因此该线性x射线管900可以在较低的功率(例如15kV和15瓦)下运行。

其辐射覆盖大面积的具有锥形束形状的标准x射线源1401在160kV下运行，以使通过空气的初级辐射束的衰减最小化。初级辐射撞击样品，散射回检测器中。进入检测器的散射辐射在0–160kV的范围内，并使检测器中被填充很多计数以致于检测器饱和。当检测器饱和时，检测器将无法准确地检测更少数量的光子(例如铝合金中)。当检测器饱和时，从样品产生的特征荧光光子无法被检测器计数。因此，如果初级束在160kV下运行，则检测器将无法以令人满意的方式收集样品的特征荧光以对材料进行分类。

为了观察较轻的元素(例如铝合金中的元素)的特征辐射(它们通常都小于10kV)，应该使用比160kV低得多的x射线管电压。本发明人已经确定，约12kV–15kV的电压可用于激发铝合金件，然后在检测器中测量特征荧光光子，以成功地分类铝合金。

如所述的，x射线辐射在空气中衰减。而且，x射线辐射在空气中的衰减随其能级变化。因此，能量为1keV的光子将在小于0.25英寸的距离内被空气吸收。能量为20keV的光子将在行进数英尺后被空气吸收。来自不同金属合金(例如铝合金)的x射线荧光覆盖约1.4kV–10keV的范围。这意味着较低能量的光子将以比更高能量的光子更快的速率衰减。例如，如果金属合金(例如铝合金)含有镁和锌，该金属合金将发射能量为1.25keV的镁荧光光子和能量为8.6keV的锌荧光光子。如果荧光检测器位于与样品(例如金属合金废件)相距约0.1英寸的位置，镁和锌光子都将被检测到。但是，如果检测器离样品的距离更远(例如约2英寸)，则镁光子将不会被检测到，因为它们已经被吸收到中间的空气中。仅仅只有锌光子被检测到。但是，如果检测器位于与样品相距约0.2英寸的位置，相同的金属合金将产生相同的荧光，但是检测器将测量到较少的镁和相同量的锌。

在本公开的另一些方面中，为了考虑光子在空气中的衰减，检测器(例如检测器124或图1的整个x射线***120)可相对于样品自动移动(即接近和远离样品)，样品和检测器之间的距离被测量和读取。基于样品和检测器之间的距离，本公开的一些方面(可在计算机操作处理中实施)将计算各类合金各种能量的衰减。然后，使用一种方法确定样品的初始XRF光谱，其中减去了在空气中的衰减。然后，该新XRF光谱可用作分类算法的输入值(例如参见图7和22)，以对合金进行分类。

在检测器电子器件(例如图1的检测器电子器件125)中，可使用波长分散x射线荧光(“WD-XRF”)分析或能量分散x射线荧光(“ED-XRF”)分析。WD-XRF可用于同时确定样品的元素浓度。WD-XRF检测器使用晶体和布拉格衍射将来自样品的荧光辐射分离到不同的路径。各路径的位置由荧光的能量决定。因为荧光被分离为扇形束，其中该束的每个位置对应于一个独特的能级，所以可以使用低成本检测器来检测这种位置依赖性荧光。例如，脉冲计数器的线性阵列、SiPN或MPPC检测器可代替SDD、SiLi或Ge检测器使用。使用脉冲计数器或SiPN二极管比较便宜，可以降低检测***的总成本。

WD-XRF与能量分散x射线荧光(“ED-XRF”)分析的区别在于所用的检测器。ED-XRF***使用以能量分散模式运行的单个检测器。ED检测器，例如SiLi和SDD，检测荧光辐射的所有能量，然后将它们全部电子分离到箱子中，以产生光谱。

在依据本发明实施方式构造的XRF***中可使用单色器、过滤器和光学器件，以增强信噪比(“SNR”)或峰/背景(“P/B”)比。离开x射线管的初级辐射束是多色且发散的。初级x射线束的多色性质包括轫致辐射，其增加了光谱的背景，降低了光谱的质量。随着该背景值降低，P/B比增加，使得产生更理想的高品质光谱。而且，初级束的发散导致较少的初级辐射被导向目标。这是不利的，因为产生的荧光的量与撞击目标的初级辐射的量成正比。提高辐射到目标的初级辐射的量可以增加荧光辐射并增加峰的P/B比，得到更理想的更高品质的光谱。

单色器可用于将初级束过滤到所需的能量范围，降低x射线管中产生的轫致辐射。降低轫致辐射将导致光谱的背景降低，产生更大的P/B比。单色器可以采用多种形式，例如多层镜、晶体或过滤器。过滤器可以是初级束从其中通过的单个元件或多个元件的组合。

以下实施例进一步说明本公开的实施方式，陈述这些实施例以说明本公开的主题，不旨在构成限制。

如同之前已经解释的，x射线荧光(“XRF”)是从已经通过x射线或γ射线对其进行辐射而被激发的材料发出的特征“二次”(或荧光)x射线。XRF是基于以下原理：各个原子在被外部能源激发时发射特征能量或波长的x射线光子。通过对样品发出的各能量的光子数量进行计数，样品中存在的元素可以被识别和定量。然后逐个元素对这些光子进行计数。文中所用的术语“计数”表示对各元素计数的光子数目，计数的数值表示被辐射的材料中各元素的基于重量的相对量。

利用XRF，定量分析是可行的，因为所获得的XRF光谱中元素的净峰面积与样品的质量成正比。例如，对于样品(例如金属合金废件)获得的XRF光谱，如果铝峰具有10,000计数的面积表示10克铝，则20,000计数的峰将表示20克铝，30,000计数的峰将表示30克铝。该线性方法可用于定量确定样品中各种元素的类型和数量。

以下实施例中使用的XRF光谱由具有所指示的铝合金类别的这些铝合金的实际样品的辐射获得。这些铝合金样品可从各个铝业公司如美铝公司(ALCOA)商购。这些标准材料出售时附有证明表，显示百分比形式的元素组成。或者，这些标准参照铝合金的XRF光谱可以从这些铝业公司如美铝公司商购。

本公开的方面不同于传统的定量方法，因为它们不寻求确定用于确定质量的线性定量关系。定性关系仍然存在，以确定样品中存在的元素。但是，由于大批量样品带来的基质效应造成无法准确使用线性定量方法。但是，基质效应是一致的，并不是随机事件。因此，特定类型的所有合金将会产生几乎完全相同的由它们的元素组成限定的光谱。本公开的方面将一种合金的光谱限定为一个标记。各合金具有单独的标记，可被本公开方面用于识别/分类金属合金。例如，这些不同的铝合金，例如铝合金2024、3003和5051具有三个独特的光谱。但是，5051的所有合金具有几乎完全相同的光谱。

关于铝合金，XRF有能力测量这些合金中每种合金中的各元素(例如，Si、Al、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Ni、An、Ti、Ag和B的任何理想组合)。XRF是定性和定量形式的光谱；因此，XRF产生的光谱与前面提到的铝业协会定义的元素化学组成直接相关。随后，可校准一种***以测量未知铝合金样品的元素浓度。一旦该***计算出各元素的浓度，可以将其与标准或参照(为了对未知铝合金样品进行识别/分类所设定)的数据进行比较。

例如，如铝业协会所定义的，对于铝合金类别6013、6002和6061所公开的允许化学组成限值如图23所示。图24显示铝合金类别6013(左谱图)、6022(中间谱图)和6061(右谱图)的XRF谱图。图24中的左谱图显示从铝合金6013的样品检测到的原始XRF数据。图24中的中间谱图显示从铝合金6022的样品检测到的原始XRF数据。图24中的右谱图显示从铝合金6061的样品检测到的原始XRF数据。这些谱图被放置在一起以快速比较它们各自的谱图。这些合金各自含有合金元素Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和Ti；但是，这些谱图明显突出了这些元素中各元素的不同峰高。这些峰高与合金中元素浓度直接相关；峰越大，合金中的元素浓度越高。

参考图23，可以看出铝合金6013、6022和6061的铁浓度分别为0.5、0.05–0.20和0.7。铝合金6022具有最少量的铁，铝合金6061具有最多量的铁，铝合金6013处于中间值。通过图24中的XRF谱图可以容易且直接地观察到铝业协会出版物中各元素的浓度。例如，通过仔细观察图24中的谱图，铁峰的尺寸与铝业协会定义的那些浓度值直接相关。正如铝业协会已经定义了一组独特的数据来定义每种合金，XRF可用于通过光谱测量该组独特数据。

参考图24中铝(“Al”)合金6013的左谱图，该图显示这些合金元素如Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu和Zn的峰。这些峰被定位在光谱中的信道里，所述信道对应于这些元素中各元素的检测XRF能级(净计数)。该XRF光谱含有峰和背景。峰是包含光谱的有价值信息的内容。各信道的净峰面积是等于峰计数减去背景计数的数值(在本文中称为“净计数”或“净峰计数”)。因此，一个峰的净峰面积传达了与该合金元素在样品中的浓度相关的定量信息。峰越大，则样品中发现的该元素越多；峰越小，则样品中发现的该元素越少。而且，峰的位置包含与样品中存在哪种元素相关的定性信息。例如，在图24的左谱图中，信道370处的峰对应6.4keV的能级；因此，该峰表示从样品中的铁检测到的荧光。因此，XRF谱图包含关于样品的定性和定量信息，这是其之所以可用于合金识别/分类的原因。

表1显示由图24的左XRF谱图确定的净峰计数。可以容易地看出峰尺寸与净峰计数之间的关系。

各种技术和方法可用于尝试对材料(例如铝合金)进行识别/分类，用于在分拣***(例如本文所揭示的那些)中实施。下文提供使用点积法对材料进行分类的一个例子，该方法随后与本发明的实施方式中使用的识别/分类计数进行比较。

点积已经广泛用于涉及矢量分析的几何学。在点积的定义中，要重点注意的是结果是单标量。换言之，结果通常是整数或十进制值，例如27或36.53。

表1中所含的数据是材料的示例性XRF光谱中有用信息的总结，该数据是一维阵列，也可以称为矢量。在该例子中，表1提供铝合金6013的净计数。

参考图25，点积法的第一步是将未知材料的XRF光谱的定量数据放入净峰计数的一维阵列(矢量)中。参考图26，点积法的第二步是归一化该矢量(例如通过计算各净计数与净计数平方求和的平方根的比值)。点积法的第三步是计算未知材料的归一化矢量与标准参照材料矢量(也已经经过归一化)的点积。如果该点积为1，则材料是相同的。如果点积低于一个小于但接近1的阀值，则未知材料是与标准参照材料不同的材料。

表2

点积是阵列中各元素的相乘的分量的总和。如表2所示，在该例子中，相乘的分量的总和等于1。如果这是材料分析，且第一光谱来自未知样品，第二光谱对应铝合金6013，则结论是未知样品是铝合金6013。

参考表3，当在铝合金6013和6022之间计算点积时，结果是0.79。

表3

参考表4，当在铝合金6013和6061之间计算点积时，结果是0.81。

表4

因此，考虑一个例子，其中要被识别的未知样品恰巧是铝合金6013。使用点积法，如果这种未知样品与铝合金6013、6022和6061的三组参考矢量相比，并且如果阀值选择为0.9，则能够识别未知铝合金是铝合金6013，而不是铝合金6022和6013中的任一种。

样品之间的区别越大，则点积法用于材料分离的效果越好，这是为什么点积法能够在明显不同的材料之间进行区别，例如在黄铜、不锈钢和铝之间进行区别的原因。但是，如前文所述的例子所示，当遇到合金识别时，该方法是麻烦的，因为比较铝合金6013和6022的点积(即0.79)和比较铝合金6013和6061的点积(即0.81)在数值上是非常相似的。这是因为在点积的计算中高相关光谱信息丢失。

例如，考虑一个示例性任务，即试图识别铝合金5086，与铝合金5182、5052和5754分开。这些合金比较中各个比较的点积如图30-31所示。这些铝合金中各合金的净计数如图32所示。这些铝合金中各铝合金的归一化矢量通过计算各净计数与净计数平方求和的平方根的比值来确定。

参考图30，当在铝合金5086和5086的归一化矢量之间计算点积时，结果是1。参考图30，当在铝合金5086和5052的归一化矢量之间计算点积时，结果是0.95。参考图31，当在铝合金5086和5182的归一化矢量之间计算点积时，结果是0.996。参考图31，当在铝合金5086和5454的归一化矢量之间计算点积时，结果是0.981。

可见，所有这些点积彼此之间都非常接近。这些点积彼此之间如此接近，以至于在XRF***的XRF测量的误差范围内。因此，点积法无法可靠地用于在各铝合金之间进行区分，特别是那些在特定铝合金系列中的铝合金。点积法失败是因为该方法是基于点积的奇异值，而不是使用保存的高质量光谱信息。

相反，本发明的实施方式使用元素组成标记(“ECS”)技术，该技术保存来自光谱的光谱信息，然后使用归一化的光谱信息与归一化的标准参照进行比较。光谱数据不被转化为矢量，不进行点积法。因此，除了误差之外，ECS技术考虑的是XRF荧光测量中的定性和定量数据。

在ECS技术中，依据本发明的一些实施方式中，从被辐射的样品(例如金属合金废件)中获得原始XRF光谱数据。然后，确定光谱中各元素的净峰面积。然后，对净峰面积进行归一化，以产生该样品的ECS(例如，通过将各元素的各净计数除以所有净计数的总和)。所得的ECS是用来对样品进行识别/分类的数值表。ECS将被辐射的样品的元素浓度量化，其独立于样品的形状、尺寸以及样品与XRF检测器的距离。在此方式中，样品(例如金属合金废件)的不规则形状和距离仍然产生量化结果，该量化结果能用于对样品(例如合金类型)进行识别/分类。例如，关于铝合金的识别/分类，ECS定义了各铝合金的独特性质，这些独特性质独立于铝合金的尺寸、形状和距离存在。另外，ECS是对铝业协会定义的各铝合金的元素浓度的直接测量，证实ECS在铝合金识别/分类中的应用有效。

图27-29提供了使用依据本发明一些实施方式配置的ECS技术运行合金识别/分类算法的例子。首先，使用XRF***获得被辐射的未知样品(例如金属合金废件)的原始XRF光谱数据，确定各个元素信道的净计数。这些净计数转化为被辐射的未知样品的ECS，其是一个一维阵列。出于说明的目的，假设被辐射的未知样品由铝合金6013组成。该实施例中的原始XRF光谱数据和ECS如图27所示。然后，对被辐射的未知样品的ECS进行归一化，如图28所示。在该实施例中，通过将各元素的各净计数除以所有净计数的总和来对ECS进行归一化。但是，本发明的一些实施方式在对未知样品和标准参照的ECS进行归一化时，可视情况采用各元素的净计数与未知样品或标准参照中铝的净计数的比值。

接着，参考图29，未知样品的(例如金属合金废件)的归一化ECS与一个或多个归一化标准参照ECS比较，每个标准参照ECS涉及一种标准参照金属合金，其在XRF测量中有内置误差范围。在该例子中，多个标准参照ECS中的一个涉及铝合金6013，而另一个标准参照ECS涉及铝合金6022。如果未知样品的ECS落在一种标准参照金属合金的ECS范围内，则该未知样品可被识别/分类。如果未知样品的ECS落在特定标准参照金属合金的指定ECS范围之外，则该未知金属合金废件是与该特定标准参照金属合金不同的合金。

在图29中，未知样品的归一化ECS在左边，并与铝合金6013和6022的归一化标准参照ECS比较。基于其铝含量和铜含量，该比较清楚地显示了未知样品是铝合金6013，不是铝合金6022。因此，清楚地显示了ECS技术在合金识别中是成功的，因为它保存了定量和定性数据。

对于ECS技术与前文针对图30–31讨论的点积法的比较，对铝合金5052、5086、5182和5454考虑完全相同的XRF光谱数据集。使用这些XRF光谱，以下实施例使用ECS技术来确定合金。图32显示四种铝合金5052、5086、5182和5454以及它们各自的ECS值(例如，通过确定各净计数与合金所有净计数的总和的比值而归一化的净计数)。

如文中所述，ECS技术与点积法的区别在于，与使用一个数值来识别合金不同，ECS技术使用所有合金元素的个体信息来确定合金，在该例子中这些合金元素是Mg、Si、Ti、Cr、Mn、Fe、Cu和Zn。基于图32的数据集，识别/分类算法(例如文中针对图7和22所述的)可在XRF测量的误差范围内将这些合金分离出来。这些示例性铝合金的各ECS值的误差测量如图33所示。与文中所述的各种标准参照ECS相关的误差测量可以是用户针对特定ECS中各元素规定的。因为典型的XRF***在测量中的固有误差高达±10–15％，最佳XRF***的误差为±5％，这种误差测量可用于确定本发明实施方式中使用的各ECS值的误差测量。

由于ECS技术使用整个XRF光谱作为数据集，这四种合金的ECS值之间的区别容易看出。例如，铝合金5052是Cr值为0.09±0.02的唯一合金，该值明显高于其它三种合金的Cr值。另外，铝合金5454是Mn值为0.28±0.02的唯一合金，该值明显高于其它三种合金的Mn值。而且，铝合金5086的铜值为0.04±0.01，而铝合金5182的铜值为0.00±0.01。

因此，可在本发明的任何实施方式中实施以基于上述铝合金5052、5086、5182和5454的ECS值对未知金属合金废件的铝合金进行识别/分类的识别/分类分拣算法，该算法可被配置为进行以下确认：

(a)对于未知金属合金废件，如果对Cr确定的ECS值在0.07-0.11之间，则未知的金属合金废件可被识别/分类为铝合金5052；

(b)对于未知金属合金废件，如果对Mn确定的ECS值在0.26-0.30之间，则未知的金属合金废件可被识别/分类为铝合金5454；

(c)对于未知金属合金废件，如果对Cr确定的ECS值不在0.07-0.11之间，并且对Mn确定的ECS值不在0.26-0.30之间，但是对Cu确定的ECS值在0.03-0.05之间，则未知金属合金废件可被识别/分类为铝合金5086，否则，未知金属合金废件可被识别/分类为铝合金5182。

此外，上述产生ECS值的归一化技术可被增强，以增加文中所述的分拣***和方法的敏感度和辨别力。

接着参考图17-22，描述了依据本发明一些实施方式配置的***和方法，用于利用x射线荧光对材料进行分类(例如，金属合金废件，诸如铝合金)。文中所述的分拣***的任何实施方式(例如分拣***100和分拣***300)可以被配置为利用图22的***和方法2200，以对材料(例如金属合金废件)进行分类，用于基于***和方法2200确定的类别将材料分拣到单独的箱子中。另外，文中所述的分拣***以外的材料分拣***，包括本领域中众所周知的分拣***以及尚未开发的分拣***，可被配置为使用图22的***和方法2200，以对材料进行分类，用于基于***和方法2200确定的类别将材料分拣到单独的箱子中。***和方法2200可用于图4的过程框405和/或图7的过程框706中。

***和方法2200被配置为确定净峰面积，该净峰面积用于提供净计数，该净计数用于产生未知样品(例如，文中所述的被辐射的金属合金废件)的ECS值和标准参照材料(例如，标准参照铝合金，包括对应于铝业协会出版的类别的铝合金)的ECS值。

在过程框2201中，从XRF检测器接收关于被辐射的材料(例如金属合金废件)的原始XRF光谱数据。图17显示这种XRF光谱的示例性图。在过程框2202中，可产生原始XRF光谱数据的平方根，以缩短进一步计算(例如，之后的过程框)所需的处理时间。在过程框2203中，将平滑滤波器，例如萨维斯特斯基-高莱(Savistsky-Golay)滤波器或最小二乘法，应用于来自过程框2202的数据。参见图18，这种平滑滤波器绘出了原始XRF光谱数据(或过程框2202中产生的原始XRF光谱数据的平方根)的平滑曲线。在图18中，原始XRF光谱数据标记为1801，而平滑的光谱标记为1802。在过程框2204中，通过使用移动平均的数学公式来剥离峰，以估计背景计数。参见图19，整个XRF光谱的一部分显示标记为1901的原始XRF光谱，标记为1902的平滑光谱，和标记为1903的估计背景。在过程框2205中，将估计背景从平滑光谱中减去，以产生仅包括净峰面积的光谱。在图20中，原始光谱数据标记为2001，而显示产生的净峰面积的最终光谱标记为2002。在过程框2206中，这些最终的光谱计数随后被平方以对应它们的原始值(因为原始数据可能已经在过程框2202中计算了其平方根)。在过程框2207中，采用该光谱的导数，以定位和确定峰中心和边缘，从而确定峰宽，以准确确定净峰面积计数。在图21中，第一导数标记为2101。然后基于峰宽计算净峰面积计数，例如针对图27所描述的。在过程框2208中，然后使用各元素的归一化计数来确定材料的ECS值，例如针对图28所描述的。在过程框2209中，所述ECS值随后与一种或多种标准参照材料的ECS值进行比较，例如针对图29和33所述的。在过程框2210中，随后基于ECS的比较结果对材料进行识别/分类。

如同文中已经描述的，可实施本发明的实施方式执行就识别、追踪、分类和分拣材料(例如金属合金废件)所述的各种功能。这些功能可以在硬件和/或软件中实施，例如在一个或多个数据处理***(例如，图34的数据处理***3400)中实施，例如之前提到的计算机***107和/或自动化控制***108。然而，文中所述的功能不限于在任何特定的硬件/软件平台中实施。如同本领域技术人员将理解的，本发明的方面可体现为***、方法和/或程序产品。因此，本发明的方面可采取完全硬件实施方式、完全软件实施方式(包括固件、驻留软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施方式的形式，在文本中一般都被称为“电路”、“电路***”、“模块”或“***”。此外，本发明的方面可采用体现在一个或多个计算机可读存储介质上的程序产品形式，所述存储介质具有体现在其上的计算机可读程序代码。(但是，可使用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。)

计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁、光学、电磁、红外、生物、原子或半导体***、设备、控制器或装置，或上述的任何合适组合，其中计算机可读存储介质本身不是瞬态信号。计算机可读存储介质的更多具体例子(非穷尽罗列)包括以下：具有一个或多个电线的电连接，便携式计算机磁盘，硬盘，随机存取存储器(“RAM”)(例如图34的RAM3420)，只读存储器(“ROM”)(例如图34的ROM 3435)，可擦除可编程只读存储器(“EPROM”或闪存)，光学纤维，便携式压缩盘只读存储器(“CD-ROM”)，光学存储设备，磁存储设备(例如图34的硬盘驱动器3431)，或上述的任何合适的组合。在本文中，计算机可读存储介质可以是任何有形媒介，其可含有或存储指令执行***、设备、控制器或装置执行或结合其来执行的程序。体现在计算机可读信号介质上的程序代码可使用任何合适的介质传输，包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等，或上述的任意合适组合。

计算机可读信号介质可包括被传播的数据信号，其具有体现在其中(例如，在基带中或作为载波的一部分)的计算机可读程序代码。此类被传播的信号可采取各种形式中的任何形式，包括但不限于电磁、光学或其任何组合。计算机可读信号介质可以是非计算机可读存储介质的任何计算机可读介质，其可以传达、传播或传输程序以供指令执行***、设备、控制器或装置使用或结合其使用。

附图中的流程和框图显示了依据本发明的各实施方式的***、方法、过程和程序产品的结构、功能和可能实现的操作。在此方面，流程图或框图中的各框可表示代码的模块、区段或部分，其包括一个或多个用于实施指定的逻辑功能的可执行程序指令。还应注意，在某些实施中，框中指示的功能可不按照图中指示的顺序发生。例如，相继显示的两个框事实上可基本同时执行，或者有时候所述框以相反的顺序执行，具体取决于所涉及的功能。

此外，本公开的分类***和方法还可包括神经网络，由此***和方法能够习得材料的识别/分类，随后用于将通过XRF***扫描的未知材料分组到预定的组中。

例如，在软件中实现的通过各种处理器执行的模块可包括可被组织为对象、过程或功能的计算机指令的一个或多个物理或逻辑块。然而，所标识模块的可执行件不需要在物理上位于一起，而可包括存储在不同位置中的不同指令，这些指令在逻辑上结合在一起时包括该模块并且实现所声明的该模块目的。实际上，可执行代码的模块可以是单个指令或许多指令，并且甚至可在若干不同的代码段上、在不同程序之间以及跨若干存储设备分布。类似地，在本文中，操作数据可以在模块中识别和示出，并且可以具体化为任何合适的形式，并在任何合适类型的数据结构中组织。操作数据可以作为单数据集收集，或者可以分布在不同的位置上，包括分布在不同的存储设备上。数据可在***或网络上提供电子信号。

这些程序指令可以被提供到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备(例如控制器)的处理器和/或控制器，以产生机器，以便通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生实现在流程图和/或框图的一个或多个框中所指定的功能/动作的手段。

还要注意的是，框图和/或流程图说明中的每个框，以及框图和/或流程图说明中的框的组合可由执行指定功能或动作的基于硬件的专用***或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。例如，模块可被实现为包括自定义VLSI电路或门阵列、现成半导体(诸如逻辑芯片、晶体管、控制器或其他分立组件)的硬件电路。模块还可以实现为可编程硬件设备，例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等。

用于执行本发明方面的操作的计算机程序代码(即指令)可以一种或多种编程语言的任意组合来编写，包括面向对象编程语言(例如Java、Smalltalk、C++等等)以及常规程序化编程语言(诸如“C”编程语言或类似的编程语言)。该程序代码可完全地在用户的计算机上执行，部分地在用户的计算机上执行，作为独立的软件包执行，部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上执行，或完全地在远程计算机或服务器上执行。在后一场景中，可通过任意类型的网络(包括局域网(“LAN”)或广域网(“WAN”))将远程计算机连接至用户的计算机，或可连接至外部计算机(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)。

这些程序指令也可被存储在计算机可读存储介质中，该程序指令可引导计算机或其它可编程数据处理装置、控制器或其它设备以特定方式发挥作用，使得存储在计算机可读介质中的指令产生一种包括指令的制品，所述指令实现流程图和/或或框图中一个或多个框中指定的功能/动作。

程序指令也可被加载到计算机或其它可编程数据处理装置、控制器或其它设备上，以使一系列操作步骤在该计算机、其它可编程装置或其它设备上执行，以产生计算机实现的过程，从而在该计算机或其它可编程装置上执行的这些指令提供用于实现流程图或框图中一个或多个框中指定功能/动作的处理。

一个或多个数据库可包括在主机中，以储存用于各种实施方式的数据和提供对这些数据的访问。本领域技术人员还将理解到，出于安全原因，任何数据库、***或本发明组件可包括在单个位置处或在多个位置处的数据库或组件的任意组合，其中每个数据库或***可包括各种合适的安全特征中的任何一种，例如防火墙、访问码、加密、解密等。数据库可以是任意类型的数据库，诸如关系、分层、面向对象和/或类似物。可用于实现数据库的常见数据库产品包括IBM的DB2、可从甲骨文(Oracle)公司购得的各种数据库产品、微软公司的Microsoft Access或任何其它数据库产品。数据库可以任何合适的方式组织起来，包括作为数据表或查找表。

可通过本领域已知且已实践的任何数据关联技术来完成特定数据(例如通过文中所述的分拣***处理的各金属合金废件的数据)的关联。例如，可手动地或自动地完成关联。自动关联技术可包括例如数据库搜索、数据库合并、GREP、AGREP、SQL和/或其它。可例如使用每个制造商和零售商数据表中的关键字段由数据库合并功能来完成关联步骤。关键字段根据由该关键字段限定的高级类别的对象来分割数据库。例如，某些类别可被指定为第一数据表和第二数据表中的关键字段，这两个数据表随后可基于该关键字段中的数据类别而合并。在这些实施方式中，对应于每个合并的数据表中的关键字段的数据优选是相同的。但是，也可以通过使用例如AGREP将在关键字段中具有尽管不是相同但是类似的数据的数据表进行合并。

在本文中，提到“配置”一种装置，或者将装置配置为执行某些功能。应理解，这可包括选择预定义的逻辑块和逻辑地关联它们，以便它们提供特定的逻辑功能，包括监视或控制功能。还可以包括改造控制设备、为分立的硬件组件布线或任何或全部上述各项的组合的基于编程计算机软件的逻辑。

在文中的描述中，提供大量具体细节(诸如编程、软件模块、用户选择、网络交易、数据库查询、数据库结构、硬件模块、硬件电路、硬件芯片、控制器等的示例)来提供对本发明实施方式的透彻理解。然而，相关领域的普通技术人员将认识到，本发明能在没有一个或多个具体细节或有其他方法、组件、材料等时实施。在其他情况下，没有显示众所周知的结构、材料或操作或者对其进行详述，以避免模糊本发明的各个方面。

现在参考图34，显示了一框图，示出了数据处理(“计算机”)***3400，本发明实施方式的各个方面在其中实现。图1的计算机***107和/或用于图3的分拣***300的计算机***可以类似于计算机***3400配置。计算机***3400可使用***组件互连(“PCI”)本地总线架构。尽管所示的例子采用PCI总线，也可以使用其它总线架构，例如加速图形端口(Accelerated Graphics Port(“AGP”))和工业标准架构(Industry StandardArchitecture(“ISA”))，等等。处理器3415、易失性存储器3420和非易失性存储器3435可通过PCI桥(未示出)连接至PCI本地总线3405。PCI桥还可包括用于处理器3415的集成存储器控制器和高速缓存存储器。可通过直接组件互连或通过加入板(add-in boards)来实现与PCI本地总线3405的附加连接。在所示的例子中，通信(例如网络(LAN))适配器3425、I/O(例如小型计算机***接口(“SCSI”)主机总线)适配器3430和扩展总线接口(未示出)可通过直接组件连接与PCI本地总线3405连接。音频适配器(未示出)、图形适配器(未示出)和显示适配器3416(与显示器3440连接)可连接至PCI本地总线3405(例如，通过***到扩展槽中的加入板)。

用户接口适配器3412为键盘3413和鼠标3414、调制解调器(未示出)和附加存储器(未示出)提供连接。I/O适配器3430为硬盘驱动器3431、磁带驱动器3432和CD-ROM驱动器(未示出)提供连接。

操作***可在处理器3415上运行，用于协调和提供计算机***3400中各组件的控制。在图34中，操作***可以是可商购的操作***。面向客户的编程***(例如Java)可与操作***联合运行，并从Java程序或在***3400上执行的程序向操作***提供调用。操作***的说明、面向客户的操作***和程序可位于非易失性存储器3435存储设备(例如硬盘驱动器3431)上，并且可加载到易失性存储器3420以供处理器3415执行。

本领域普通技术人员将意识到图34中的硬件可根据实施而变化。其它内部硬件或***设备，例如快闪ROM(或等同的非易失性存储器)或光盘驱动器等，可在图34所示的硬件外额外使用，或者代替图34所示的硬件使用。而且，本发明的方法可应用于多处理器计算机***。

在另一个例子中，计算机***3400可以是配置为可启动的但不依赖于某些类型的网络通信接口的独立***，无论计算机***3400是否包括某些类型的网络通信接口。又例如，计算机***3400可以是嵌入式控制器，其配置有ROM和/或快闪ROM，所述ROM和/或快闪ROM提供非易失性存储器存储操作***文件或用户生成的数据。

图34所示的例子和上述例子不旨在暗示构造限制。此外，本发明的计算机程序形式可驻留在计算机***使用的任何计算机可读存储介质(即软盘、压缩盘、硬盘、磁带、ROM、RAM等)上。(术语“计算机”、“***”、“计算机***”和“数据处理***”在本文中可互换使用。)

说明书中提及的“一个实施方式”、“多个实施方式”或者类似语言表示结合实施方式描述的具体特征、结构或性质包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，在本说明书中各种地方出现的短语“在一个实施方式中”、“在一种实施方式中”、“多个实施方式”、“某些实施方式”、“各种实施方式”和类似的语言可以，但未必都涉及同一个实施方式。此外，本发明所述的特征、结构、方面和/或特性可以任何合适的方式组合在一个或多个实施方式中。因此，即使所述特征最初以在某些实施方式中起作用的形式要求权利，所要求权利的组合中的一种或多种特征在一些情况下可以从该组合中去除，所要求权利的组合可以针对次级组合或者次级组合的变化。

以上针对具体实施方式描述了益处、优点和解决问题的方案。但是，不应认为这些益处、优点、解决问题的方案，以及可能产生任何益处、优点或解决方案或者使其更为显著的任何要素是任何或所有权利要求的关键、需要或必需的特征或要素。此外，此处描述的成分并不是实施本发明所必需的，除非特意描述为本质的或必要的。

已经阅读了本公开的本领域技术人员将认识到，可对实施方式进行改变和修改，而不偏离本发明的范围。应理解，本文中所示并描述的具体实施方式是对本发明的说明，而其最佳模式并不意在以任何方式限定本发明的范围。其他实施方式包括在下列权利要求书的范围内。

虽然本说明书含有许多细节，但是这些细节不应理解为是对本发明范围或其要求权利的范围的限制，而是针对本发明具体实施方式的具体特征的描述。本文中的标题不旨在限制本发明、本发明的实施方式或标题下揭示的其它事项。

在本文中，术语“或”可旨在为包括性的，其中“A或B”包括A或B，也包括A和B。文中所用的术语“和/或”当在实体列表中使用时，表示实体可单独存在或组合存在。因此，例如，短语“A、B、C和/或D”包括单独的A、B、C和D，也可以包括A、B、C和D的任何和全部组合和亚组合。

本文所用的术语仅仅用来描述具体的实施方式，而不是用于限制本发明。如本文所用，单数形式的“一个”，“一种”和“该”也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。

所附权利要求中的所有装置或步骤加功能要素的相应结构、材料、动作和等效物旨在包括结合具体要求的其它要求权利的要素实现其功能的任何结构、材料或动作。

如文本中针对确定的性质或情形所用的，“基本上”表示偏离度足够小以致于与确定的性质或情形的偏差不可测量。允许偏离的确切程度取决于具体的情况。在本文中，“显著”或“显著地”涉及在两个或多个实体之间存在非随机关联的概率的统计学分析。为了确定关系是否是“显著的”或具有“显著性”，可进行数据的统计学操作以计算概率，表示为“p值”。落在用户定义的截止点以下的p值被认为是显著的。在一些实施方式中，p值小于或等于0.05，在一些实施方式中，p值小于0.01，在一些实施方式中，p值小于0.005，在一些实施方式中，p值小于0.001，被认为是显著的。因此，大于或等于0.05的p值被认为是不显著的。

如本文所用，“相邻的”表示两个结构或元件邻近。特别地，被认定为“相邻的”元件可以是邻接或连接的。这些元件还可以在彼此附近或接近彼此，但无需彼此接触。在一些情况中，确切的邻近度取决于具体的情况。

为了简便起见，文中所用的多个项目、结构要素、组成要素和/或材料可以用一个通用清单列示。但是，这些列表应理解为如同列表中的每个成员均单独认定为独立且唯一的成员。因此，除非有相反提示，否则，该列表中任何单独的成员都不能仅仅根据它们出现在共群中而理解为实际上等同于相同列表中的任何其它成员。

可以以范围形式显示浓度、数量和其它用数字表示的数据。应该理解，使用这种范围形式只是为了方便和简洁，应该灵活地将其解释成不仅包括作为范围界限明确列举的数值，而且包括所有包含在该范围内的单个数值或子范围，就如同各数值和子范围都已明确列举。例如，应该将约1至约4.5的数值范围解释为不仅包括明确列举的1至约4.5的限值，还包括诸如2、3、4之类的单个数值和诸如1至3、2至4等之类的子范围。相同的原理应用于仅涉及一个数值的范围，例如“小于约4.5”，应理解为包括所有上述数值和范围。此外，无论所描述的范围或特征的宽度如何，这种解释都适用。

除非另外定义，本文中所使用的所有技术和科学术语(例如用于元素周期表中化学元素的缩写)都具有本公开主题所属领域普通技术人员通常所理解的同样含义。虽然也可采用与本文所述相似或等同的任何方法、装置和材料实施或测试本公开主题，但描述了代表性的方法、装置和材料。

除非另有说明，否则本说明书和权利要求书所用的表示各成分含量、反应条件等等的所有数值应理解为在所有情况下均被术语“约”修饰。因此，除非另有说明，否则，在本说明书和所附权利要求中所用的数值参数是约数，可根据本公开内容希望实现的理想性质而变化。

本文中所用的术语“约”在涉及值或涉及质量、重量、时间、体积、浓度或百分数的量时，指涵盖与具体量相比在一些实施方式中±0％的变化形式、在一些实施方式中±10％的变化形式、在一些实施方式中±5％的变化形式、在一些实施方式中±1％的变化形式、在一些实施方式中±0.5％的变化形式和在一些实施方式中±0.1％的变化形式，同样这些变化形式适于施行本文公开的方法。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种将多个金属合金件分拣到至少第一金属合金件分拣集和第二金属合金件分拣集中的方法，所述第一金属合金件分拣集具有第一金属合金组成，所述第二金属合金件分拣集具有不同于第一金属合金组成的第二金属合金组成，所述方法包括：

确定多个金属废件中每个金属废件的近似长度，其中确定多个金属合金件中每个金属合金件的近似长度包括在多个金属合金废件中每个金属合金废件以预定的速度行进经过距离测量装置时测量该金属合金废件的近似长度，其中距离测量装置使用光源来确定多个金属合金件中每个金属合金件的近似长度；

利用多个金属合金件中的第一金属合金件的确定的近似长度，将所述多个金属合金件中的第一金属合金件分类为具有第一金属合金组成；

利用多个金属合金件中的第二金属合金件的确定的近似长度，将所述多个金属合金件中的第二金属合金件分类为具有第二金属合金组成；

响应于以下(1)和(2)将多个金属合金件中的第一金属合金件与金属合金件中的第二金属合金件分拣开来：(1)将多个金属合金件中的第一金属合金件分类为具有第一金属合金组成，(2)将多个金属合金件中的第二金属合金件分类为具有第二金属合金组成。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由使用XRF***从多个金属合金件中的每个金属合金件检测获得的x射线荧光(“XRF”)的结果对多个金属合金件的金属合金组成进行分类。

3.如权利要求4所述的方法，其特征在于，配置XRF***，以仅仅在一段时间内测量从多个金属合金件中每个金属合金件中特定的一个金属合金件发出的XRF光谱，所述一段时间是根据多个金属合金件中每个金属合金件中特定的一个金属合金件所测得的近似长度确定的。

4.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一段时间是根据多个金属合金件中每个金属合金件件中特定的一个金属合金件测得的近似长度和预定的速度确定的，使得仅测量从多个金属合金件中每个金属合金件中特定的一个金属合金件发出的XRF光谱，不测量来自多个金属合金件中每个金属合金件中特定的一个金属合金件周围环境的XRF光谱。

5.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多个金属合金件在输送带上以预定的速度在从XRF***发射的x射线束附近预定的距离内行进。

6.如权利要求7所述的方法，其特征在于，XRF***的一个或多个x射线检测器获得XRF光谱，所述XRF光谱包含在多个金属合金件中的每个金属合金件在从XRF***发射的x射线束附近行进时该金属合金件发出荧光的x射线的多个信道的能量计数，其中多个信道的每个信道表示多个金属合金件中每个金属合金件中的不同元素，其中多个信道中每个信道的能量计数累积为多个金属合金件的运行总能量计数，其中对于多个金属合金件中每个金属合金件中特定的一个金属合金件的多个信道中的每个信道的能量计数通过以下方式确定：基于每信道，从多个金属合金件中特定的一个金属合金件的x射线检测器接收的累积运行总能量计数中减去之前扫描的金属合金件的x射线检测器接收的累积运行总能量计数。

7.如权利要求8所述的方法，所述方法还包括：

将多个信道中每个信道的各能量计数的净峰面积进行归一化，对多个金属合金件中的第一金属合金件产生元素组成标记；和

对多个金属合金件中的第一金属合金件的元素组成标记与一个或多个已知的元素组成标记逐个元素进行比较，其中所述一个或多个已知的元素组成标记各自对应于不同的金属合金组成。

8.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当多个金属合金件中第一金属合金件的元素组成标记与已知的对应第一金属合金组成的元素组成标记基本匹配时，所述多个金属合金件中的第一金属合金件被分类为具有第一金属合金组成。

9.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述净峰面积通过以下方式确定：

向XRF光谱施加平滑滤波器，以产生XRF光谱的平滑曲线图；

剥离XRF光谱的平滑曲线图中的峰，以估计XRF光谱的背景能量计数；和

从XRF光谱的平滑曲线图中减去估计的背景能量计数，得到多个信道中各信道的最终能量计数。

10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，XRF***包括线性排列在单个x射线管中的第一和第二独立供能的x射线源，其中第一x射线源被配置为向多个金属合金件的第一单列化列发射x射线，其中第二x射线源被配置为向多个金属合金件的第二单列化列发射x射线，其中金属合金件的第一和第二单列化列彼此基本平行地行进。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述金属合金件是铝合金废件。

12.一种分拣金属合金的***，其包括：

输送***，该输送***被配置为将多个接收的金属合金件分离为各自以预定的速度行进的第一和第二平行的多个金属合金件的单列化流；

距离测量装置，该距离测量装置被配置为确定第一和第二平行的单列化流中多个金属合金件中各金属合金件的近似长度；

XRF***，该XRF***被配置为向第一和第二平行的单列化流中多个金属合金件中各金属合金件发射x射线；

该XRF***被配置为仅仅在一段时间内确定第一和第二平行的单列化流中多个金属合金件中各金属合金件单独的XRF光谱，所述一段时间根据第一和第二平行的单列化流中各金属合金件的近似长度和相对预定速度确定；

被配置为在每信道基础上，对多个信道产生多个净计数的光谱的电路***，所述多个信道中的每个信道对应于一种化学元素，其中多个光谱中的每个光谱对应多个金属合金件中的一个金属合金件；

被配置为将每个净计数归一化的电路***，以对多个金属合金件的每个金属合金件产生元素组成标记；

被配置为对产生的各元素组成标记与一个或多个已知的元素组成标记进行比较的电路***，其中一个或多个已知的元素组成标记各自对应多个不同标准参照金属合金组成中的一种，以将多个金属合金件中的每个金属合金件分类为对应于多个不同标准参照金属合金组成中的至少一种；和分拣装置，该分拣装置被配置为根据多个金属合金件被分类的金属合金组成，将多个金属合金件分拣到多个容器中。

13.如权利要求14所述的***，其特征在于，多个不同标准参照金属合金组成落在相同的铝合金系列中。

14.如权利要求14所述的***，其特征在于，XRF***包括线性排列在单个x射线管中的第一和第二独立供能的x射线源，其中第一x射线源被配置为向多个金属合金件的第一平行的单列化流发射x射线，其中第二x射线源被配置为向多个金属合金件的第二平行的单列化流发射x射线。

15.一种将材料分拣到不同组中的***，其包括：

输送***，所述输送***被配置为将多个材料分离为各自以预定的速度行进的第一和第二平行的多个材料的单列化流；

x射线荧光(“XRF”)***，其配置为向第一和第二平行的单列化流中的多个材料中的每个材料发射x射线，检测多个材料中每个材料的XRF，其中XRF***包括线性排列在单个x射线管中的第一和第二独立供能的x射线源，其中第一x射线源被配置为向多个材料的第一平行的单列化流发射x射线，其中第二x射线源被配置为向多个材料的第二平行的单列化流发射x射线；

被配置为在每信道基础上，对多个信道产生多个计数光谱的电路***，所述多个信道中的每个信道对应于一种化学元素，其中多个光谱中的每个光谱对应多个材料中的一个材料；

被配置为对多个计数光谱中每个光谱与一个或多个已知的计数光谱进行比较的电路***，其中一个或多个已知的计数光谱各自对应不同的材料组成，以对多个材料中的每个材料进行材料组成分类；和

分拣器，该分拣器被配置为根据多个材料被分类的材料组成，将多个材料分拣到不同的组中。

16.如权利要求17所述的***，其特征在于，XRF***包括：

线性排列在单个x射线管中的第一和第二独立供能的x射线源；

第一阴极，其具有位于第一网格组件中的第一电子发射体；

第二阴极，其具有位于第二网格组件中的第二电子发射体，其中第一和第二网格组件彼此线性对齐地位于单个x射线管中，其中第一和第二电子发射体彼此物理隔开，使得它们可以***作来独立地向阳极棒的不同部分发射电子；

阳极棒，其与第一和第二网格组件平行排列；

一个或多个绝缘体间隔件，其被配置为使阳极棒与第一和第二网格组件中的各网格组件相距预定的距离；

第一电馈通，其被配置为对阳极棒提供第一电压电势；和

第二电馈通，其被配置为对第一和第二阴极提供第二电压电势。

17.如权利要求18所述的***，其特征在于，XRF***还包括冷却馈通，其配置为允许冷却流体从x射线管外部的来源通过阳极棒内的腔体。

18.如权利要求17所述的***，其特征在于，所述***还包括：

输送***，其被配置为将多个材料分离为第一和第二平行的多个材料的单列化流，并分离为第三和第四平行的多个材料的单列化流，这些单列化流各自以预定的速度行进，其中第一和第二平行的多个材料的单列化流彼此相邻，其中第三和第一平行的多个材料的单列化流彼此相邻，其中第二和第四平行的多个材料的单列化流彼此相邻；

XRF***，其被配置为向第一、第二、第三和第四平行的单列化流中的多个材料中的每个材料发射x射线，并检测多个材料中每个材料的XRF，其中XRF***包括线性排列在单个x射线管中的第一和第二独立供能的x射线源，其中XRF***包括与第一和第二x射线源一起线性排列在单个x射线管中的第三和第四独立供能的x射线源，其中第一x射线源被配置为向第一平行的多个材料的单列化流发射x射线，其中第二x射线源被配置为向第二平行的多个材料的单列化流发射x射线，其中第三x射线源被配置为向第三平行的多个材料的单列化流发射x射线，其中第四x射线源被配置为向第四平行的多个材料的单列化流发射x射线；

分拣器，该分拣器被配置为根据多个材料被分类的材料组成，将第一、第二、第三和第四平行的多个材料的单列化流分拣到不同的组中，其中所述分拣器还包括：

第一弹射装置，其被配置为将在第一平行单列化流中的多个材料中的一个材料从输送***弹射到与第一材料组成类别相关的第一箱子中；

第二弹射装置，其被配置为将在第二平行单列化流中的多个材料中的一个材料从输送***弹射到与第二材料组成类别相关的第二箱子中；

第三弹射装置，其被配置为将在第三平行单列化流中的多个材料中的一个材料从输送***弹射到与第三材料组成类别相关的第三箱子中；

第四弹射装置，其被配置为将在第四平行单列化流中的多个材料中的一个材料从输送***弹射到与第四材料组成类别相关的第四箱子中；

其中第一和第二弹射装置相对于第三和第四弹射装置位于输送***下游。

19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一金属合金组成是第一铝合金组成，其中第二金属合金组成是第二铝合金组成，其中第一铝合金组成和第二铝合金组成是不同的铝合金组成。

20.如权利要求21所述的方法，其特征在于，第一铝合金组成和第二铝合金组成落在相同的铝合金系列中。

21.如权利要求14所述的***，其特征在于，多个金属合金件中的第一和第二金属合金件包含不同的铝合金，其中多个不同的标准参照金属合金组成中的每个标准参照金属合金组成对应于不同的标准参照铝合金组成，其中分拣装置被配置为使得多个容器中的第一容器对应多个不同的标准参照铝合金组成中的第一种标准参照铝合金组成，其中分拣装置被配置为使得多个容器中的第二容器对应多个不同的标准参照铝合金组成中的第二种标准参照铝合金组成，其中分拣装置被配置为将第一铝合金件分拣到多个容器的第一容器中，并将第二铝合金件分拣到多个容器的第二容器中。

22.如权利要求17所述的***，其特征在于，不同材料组成落在相同的铝合金系列中。

Claims (20)

1.一种将多个金属合金件分拣到至少第一金属合金件分拣集和第二金属合金件分拣集中的方法，所述第一金属合金件分拣集具有第一金属合金组成，所述第二金属合金件分拣集具有不同于第一金属合金组成的第二金属合金组成，所述方法包括：

确定多个金属废件中每个金属废件的近似长度；

利用多个金属合金件中的第一金属合金件的确定的近似长度，将所述多个金属合金件中的第一金属合金件分类为具有第一金属合金组成；

利用多个金属合金件中的第二金属合金件的确定的近似长度，将所述多个金属合金件中的第二金属合金件分类为具有第二金属合金组成；

响应于以下(1)和(2)将多个金属合金件中的第一金属合金件与金属合金件中的第二金属合金件分拣开来：(1)将多个金属合金件中的第一金属合金件分类为具有第一金属合金组成，(2)将多个金属合金件中的第二金属合金件分类为具有第二金属合金组成。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定多个金属合金件中的每个金属合金件的近似长度包括在多个金属合金废件中的每个金属合金废件以预定的速度行进经过距离测量装置时测量该金属合金废件的近似长度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，距离测量装置使用光源来确定多个金属合金件中每个金属合金件的近似长度。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，由使用XRF***从多个金属合金件中的每个金属合金件检测获得的x射线荧光(“XRF”)的结果对多个金属合金件的金属合金组成进行分类。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，配置XRF***，以仅仅在一段时间内测量从多个金属合金件中每个金属合金件中特定的一个金属合金件发出的XRF光谱，所述一段时间是根据多个金属合金件中每个金属合金件中特定的一个金属合金件所测得的近似长度确定的。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一段时间是根据多个金属合金件中每个金属合金件件中特定的一个金属合金件测得的近似长度和预定的速度确定的，使得仅测量从多个金属合金件中每个金属合金件中特定的一个金属合金件发出的XRF光谱，不测量来自多个金属合金件中每个金属合金件中特定的一个金属合金件周围环境的XRF光谱。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多个金属合金件在输送带上以预定的速度在从XRF***发射的x射线束附近预定的距离内行进。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，XRF***的一个或多个x射线检测器获得XRF光谱，所述XRF光谱包含在多个金属合金件中的每个金属合金件在从XRF***发射的x射线束附近行进时该金属合金件发出荧光的x射线的多个信道的能量计数，其中多个信道的每个信道表示多个金属合金件中每个金属合金件中的不同元素，其中多个信道中每个信道的能量计数累积为多个金属合金件的运行总能量计数，其中对于多个金属合金件中每个金属合金件中特定的一个金属合金件的多个信道中的每个信道的能量计数通过以下方式确定：基于每信道，从多个金属合金件中特定的一个金属合金件的x射线检测器接收的累积运行总能量计数中减去之前扫描的金属合金件的x射线检测器接收的累积运行总能量计数。

9.如权利要求8所述的方法，所述方法还包括：

将多个信道中每个信道的各能量计数的净峰面积进行归一化，对多个金属合金件中的第一金属合金件产生元素组成标记；和

对多个金属合金件中的第一金属合金件的元素组成标记与一个或多个已知的元素组成标记逐个元素进行比较，其中所述一个或多个已知的元素组成标记各自对应于不同的金属合金组成。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当多个金属合金件中第一金属合金件的元素组成标记与已知的对应第一金属合金组成的元素组成标记基本匹配时，所述多个金属合金件中的第一金属合金件被分类为具有第一金属合金组成。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述净峰面积通过以下方式确定：

向XRF光谱施加平滑滤波器，以产生XRF光谱的平滑曲线图；

剥离XRF光谱的平滑曲线图中的峰，以估计XRF光谱的背景能量计数；和

从XRF光谱的平滑曲线图中减去估计的背景能量计数，得到多个信道中各信道的最终能量计数。

12.如权利要求4所述的方法，其特征在于，XRF***包括线性排列在单个x射线管中的第一和第二独立供能的x射线源，其中第一x射线源被配置为向多个金属合金件的第一单列化列发射x射线，其中第二x射线源被配置为向多个金属合金件的第二单列化列发射x射线，其中金属合金件的第一和第二单列化列彼此基本平行地行进。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述金属合金件是铝合金废件。

14.一种分拣金属合金的***，其包括：

输送***，该输送***被配置为将多个接收的金属合金件分离为各自以预定的速度行进的第一和第二平行的多个金属合金件的单列化流；

距离测量装置，该距离测量装置被配置为确定第一和第二平行的单列化流中多个金属合金件中各金属合金件的近似长度；

XRF***，该XRF***被配置为向第一和第二平行的单列化流中多个金属合金件中各金属合金件发射x射线；

该XRF***被配置为仅仅在一段时间内确定第一和第二平行的单列化流中多个金属合金件中各金属合金件单独的XRF光谱，所述一段时间根据第一和第二平行的单列化流中各金属合金件的近似长度和相对预定速度确定；

被配置为在每信道基础上，对多个信道产生多个净计数的光谱的电路***，所述多个信道中的每个信道对应于一种化学元素，其中多个光谱中的每个光谱对应多个金属合金件中的一个金属合金件；

被配置为将每个净计数归一化的电路***，以对多个金属合金件的每个金属合金件产生元素组成标记；

被配置为对产生的各元素组成标记与一个或多个已知的元素组成标记进行比较的电路***，其中一个或多个已知的元素组成标记各自对应多个标准参照金属合金组成中的一种，以将多个金属合金件中的每个金属合金件分类为对应于不同标准参照金属合金组成中的至少一种；和

分拣装置，该分拣装置被配置为根据多个金属合金件被分类的金属合金组成，将多个金属合金件分拣到多个容器中。

15.如权利要求14所述的***，其特征在于，多个标准参照金属合金组成落在相同的铝合金系列中。

16.如权利要求14所述的***，其特征在于，XRF***包括线性排列在单个x射线管中的第一和第二独立供能的x射线源，其中第一x射线源被配置为向多个金属合金件的第一平行的单列化流发射x射线，其中第二x射线源被配置为向多个金属合金件的第二平行的单列化流发射x射线。

17.一种将材料分拣到不同组中的***，其包括：

输送***，所述输送***被配置为将多个材料分离为各自以预定的速度行进的第一和第二平行的多个材料的单列化流；

x射线荧光(“XRF”)***，其配置为向第一和第二平行的单列化流中的多个材料中的每个材料发射x射线，检测多个材料中每个材料的XRF，其中XRF***包括线性排列在单个x射线管中的第一和第二独立供能的x射线源，其中第一x射线源被配置为向多个材料的第一平行的单列化流发射x射线，其中第二x射线源被配置为向多个材料的第二平行的单列化流发射x射线；

被配置为在每信道基础上，对多个信道产生多个计数光谱的电路***，所述多个信道中的每个信道对应于一种化学元素，其中多个光谱中的每个光谱对应多个材料中的一个材料；

被配置为对多个计数光谱中每个光谱与一个或多个已知的计数光谱进行比较的电路***，其中一个或多个已知的计数光谱各自对应不同的材料组成，以对多个材料中的每个材料进行材料组成分类；和

分拣器，该分拣器被配置为根据多个材料被分类的材料组成，将多个材料分拣到不同的组中。

18.如权利要求17所述的***，其特征在于，XRF***包括：

线性排列在单个x射线管中的第一和第二独立供能的x射线源；

第一阴极，其具有位于第一网格组件中的第一电子发射体；

第二阴极，其具有位于第二网格组件中的第二电子发射体，其中第一和第二网格组件彼此线性对齐地位于单个x射线管中，其中第一和第二电子发射体彼此物理隔开，使得它们可以***作来独立地向阳极棒的不同部分发射电子；

阳极棒，其与第一和第二网格组件平行排列；

一个或多个绝缘体间隔件，其被配置为使阳极棒与第一和第二网格组件中的各网格组件相距预定的距离；

第一电馈通，其被配置为对阳极棒提供第一电压电势；和

第二电馈通，其被配置为对第一和第二阴极提供第二电压电势。

19.如权利要求18所述的***，其特征在于，XRF***还包括冷却馈通，其配置为允许冷却流体从x射线管外部的来源通过阳极棒内的腔体。

20.如权利要求17所述的***，其特征在于，所述***还包括：

输送***，其被配置为将多个材料分离为第一和第二平行的多个材料的单列化流，并分离为第三和第四平行的多个材料的单列化流，这些单列化流各自以预定的速度行进，其中第一和第二平行的多个材料的单列化流彼此相邻，其中第三和第一平行的多个材料的单列化流彼此相邻，其中第二和第四平行的多个材料的单列化流彼此相邻；

XRF***，其被配置为向第一、第二、第三和第四平行的单列化流中的多个材料中的每个材料发射x射线，并检测多个材料中每个材料的XRF，其中XRF***包括线性排列在单个x射线管中的第一和第二独立供能的x射线源，其中XRF***包括与第一和第二x射线源一起线性排列在单个x射线管中的第三和第四独立供能的x射线源，其中第一x射线源被配置为向第一平行的多个材料的单列化流发射x射线，其中第二x射线源被配置为向第二平行的多个材料的单列化流发射x射线，其中第三x射线源被配置为向第三平行的多个材料的单列化流发射x射线，其中第四x射线源被配置为向第四平行的多个材料的单列化流发射x射线；

分拣器，该分拣器被配置为根据多个材料被分类的材料组成，将第一、第二、第三和第四平行的多个材料的单列化流分拣到不同的组中，其中所述分拣器还包括：

第一弹射装置，其被配置为将在第一平行单列化流中的多个材料中的一个材料从输送***弹射到与第一材料组成类别相关的第一箱子中；

第二弹射装置，其被配置为将在第二平行单列化流中的多个材料中的一个材料从输送***弹射到与第二材料组成类别相关的第二箱子中；

第三弹射装置，其被配置为将在第三平行单列化流中的多个材料中的一个材料从输送***弹射到与第三材料组成类别相关的第三箱子中；

第四弹射装置，其被配置为将在第四平行单列化流中的多个材料中的一个材料从输送***弹射到与第四材料组成类别相关的第四箱子中；

其中第一和第二弹射装置相对于第三和第四弹射装置位于输送***下游。